-
Die
Erfindung betrifft einen Gleitlagerschutzbehälter für Verdichterstufen in wassereinspritzgekühlten Schraubenkompressoren,
die eine wassergeschmierte Gleitlagerung besitzen.
-
Solche
Schraubenkompressoren in Form von Verdichteranlagen mit einer Verdichterstufe
mit Wasserkühlung
sind in den Druckschriften
DE
103 07 803 A1 und
DE
101 51 176 B4 beschrieben.
-
Beim
Betrieb eines solchen Schraubenkompressors wird Wasser in die Gleitlagerung
unter Druck gespritzt und schmiert sowie kühlt dadurch die Gleitlager.
Durch die Drehbewegung der Verdichterrotoren und unter Einspritzung
von Wasser bildet sich auf der Lageroberfläche ein tragender Schmierfilm. Sollte
der Wasserfluss unterbrochen werden, kommt es zu einer Mischreibung
und zu anschließender
Zerstörung
der Gleitlager des Verdichters oder zu einer drastischen Verschleißsteigerung.
Das Schmierwasser steht in der Regel unter Druck, der entweder durch
eine Pumpe oder durch den Verdichter selbst erzeugt wird. Auf dem
Weg zwischen Druckerzeuger und der Lagereinspritzstelle kommt es
zum Druckabfall in der Wasserzuleitung, wobei der Druckabfall durch
den Strömungswiderstand
der Wasserzuleitung selbst oder durch die in der Wasserzuleitung vorhandene
Endfiltration verursacht wird. Durch den Druckabfall gewinnen die
im Einspritzwasser gebundenen Luftbläschen an Volumen.
-
Je
größer der
Druckabfall, desto höher
ist der volumetrische Anteil der Luft im Wasser/Luft-Gemisch. Erfolgt
die Wassereinspritzung unter einem hohen Anteil von Luftblasen,
so führen
die Luftblasen zwangsläufig
zu der genannten Mischreibung im Gleitlager, da die Luftblasen keinerlei
Schmierwirkung haben. Der die Schmierung durchführende Wasserfilm reißt an den
Stellen dann auch ab. Eine ausgeprägte Luftblasenbildung erfolgt
auch im Betriebszustand des Schraubenkompressors, bei dem eine plötzliche
Umschaltung vom Lastbetrieb bei einem Systemdruck z. B. von 10 bar
auf Leerlaufbetrieb mit einem Systemdruck von nur noch ca. 4 bar erfolgt.
-
Diese
Mischreibung im Gleitlager erzeugt ein leichtes Rütteln und
eine erhöhte
Schallabgabe des Schraubenkompressors.
-
Das
führt dazu,
dass die Lebensdauer der Gleitlagerung und damit auch die Lebensdauer
von wassereingespritzten Verdichterstufen in Schraubenkompressoren
nicht erhöht
werden können.
Durch den Einbau jeweils neuer Verdichterstufen nach einer bestimmten
gleichbleibenden Betriebszeit treten hohe Kosten im Betrieb und
im Service auf.
-
Eine
Vorrichtung zur Beseitigung von Luftblasen aus Flüssigkeiten
ist in der Druckschrift
DE
86 00 311 U1 beschrieben, wobei ein mit der Vorrichtung verbundener
Speicher vorhanden ist, in dem die Flüssigkeit enthalten ist. Dazu
gehört
ein Gehäuse mit
einer Flüssigkeitsaufnahmekammer,
die einen Zulaufkanal und einen Ablaufkanal aufweist, wobei in der
im Einbauzustand oberen Begrenzungswand der Kammer eine Luftaustrittseinrichtung
vorgesehen ist, die die Flüssigkeitsaufnahmekammer
von einem Entlüftungsstutzen
trennt. Der Durchmesser des Zulaufkanals ist größer als der Durchmesser des
Ablaufkanals und die Flüssigkeitsaufnahmekammer
ist unterhalb des Flüssigkeitsspeichers
angeordnet.
-
Ein
Problem besteht darin, dass die Luftaustrittseinrichtung als Luftfilter
ausgebildet ist. Das stellt einen größeren materialtechnischen Aufwand
dar.
-
Eine
wassereingespritzte Kompressorenanlage zur Erzeugung von Druckluft
ist in der Druckschrift
WO
2006/090276 A1 beschrieben, wobei das dabei realisierte
Verfahren zum Regenerieren von internen Wasserkreisläufen einer
Kompressoranlage zur Erzeugung von Druckluft dient, wobei die Kompressoranlage
wenigstens eine durch eingespritztes Wasser gekühlte und geschmierte Kompressorstufe umfasst.
In der Kompressoranlage ist mindestens ein elektronisch gesteuerter
Ultraschallsender vorgesehen, der Ultraschallwellen in die vorhandenen
Wasseransammlungen aussendet. Mit den Ultraschallwellen soll auch
das Wasser entlüftet
werden.
-
Durch
die vielen Ultraschallsender kann eine Entgasung des Kühlwassers,
aber leitungsmäßig weit
vor den Gleitlagern durchgeführt
werden. Auch wenn mit dem Ultraschallsender Luftblasen in den Leitungen
erzeugt werden, so ist doch eine Ableitung der Luftblasen im Bereich
vor dem Gleitlager schwierig.
-
Ein
Problem besteht darin, dass an fast jedem größeren Bauelement oder an jeder
Baugruppe ein Ultraschallsender angebracht ist, was einen ziemlich
hohen Aufwand durch die Anbringung und elektronische Steuerung von
Ultraschallsendern darstellt.
-
Eine
statische Entlüftungseinrichtung
sowie ein Verfahren zur Entlüftung
und Konditionierung von Bitumenschaum sind in der Druckschrift
US 2004/0011201 A1 beschrieben,
wobei der Bitumenschaum in einem Prozess aus Teersand und Bitumen erhalten
wird, wobei die Entlüftungseinrichtung
aus einem Behälter
besteht, der eine Vielzahl von geneigten Platten enthält, und
somit einen so genannten statischen Entlüfter darstellt. Die geneigten
Platten des statischen Entlüfters
sind im Wesentlichen räumlich
zueinander gleichabständig
und sind in einem Winkel zur Horizontalen geneigt. Die Platten bilden eine
entsprechende Vielzahl von Kanälen,
zwischen denen der Bitumenschaum beim Entlangfließen entlüftet wird.
Der Neigungswinkel wird so gewählt,
dass mittels der Schwerkraft eine Durchflussrate des Schaumes in
dem Kanal erreicht wird, die einen Lamelleneffekt nahe einer Laminarflusscharakteristik hervorruft,
wodurch ein wasserangereicherter, nahe der unteren Platte des Kanals
befindlicher Schaumbereich aufsteigt. Eine Pumpe kann an einem Ausgang
des Behälters
angebracht sein, um die Durchflussrate durch den Behälter hindurch,
der entlüftet und
gekühlt
wird, zu steuern.
-
Obwohl
der Bitumenschaum an der oberen Eintrittsöffnung in den Behälter eingefüllt wird,
muss er zur Abgabe seiner Luftanteile an dem geneigten Plattenkanalsystem
im Inneren des Behälters
vorbeigeleitet werden, damit der Bitumenschaum die Luftanteile abgibt.
An der unteren Austrittsöffnung
wird das flüssige
Bitumen ohne wesentliche Luftanteile gesteuert abgesaugt und einer
weiteren Verarbeitung und Konditionierung zugeführt.
-
Ein
Problem besteht darin, dass das Plattenkanalsystem und die Einstellung
des Neigungswinkels einen ziemlichen hohen materiellen und zeitlichen
Aufwand darstellen.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleitlagerschutzbehälter anzugeben,
der derart ausgebildet und eingebaut ist, dass die entstandenen Luftblasen
ausgeschieden werden und die Zuleitung zwischen dem Gleitlagerschutzbehälter und
der Lagereinspritzung druckverlustfrei erfolgt, so dass eine erneute
Bildung von Luftblasen ausgeschlossen wird. Es sollen die Betriebszeit
und damit auch die Lebensdauer der Gleitlager der Verdichterstufen
verlängert und
damit die Reparatur- und Austauschkosten eines Schraubenkompressors
gesenkt werden.
-
Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Der
Gleitlagerschutzbehälter
für Verdichterstufen
in wassereinspritzgekühlten
Schraubenkompressoren, die eine wassergeschmierte Gleitlagerung
besitzen, besteht aus
- – einem Behältergehäuse, dessen Längsachse mit
solch einem Neigungswinkel α zur
Horizontalen geneigt ist, der eine von einer fließenden Strömung unabhängige, zumindest
strudelfreie Abscheidung von Luftblasen aus dem einströmenden Kühlwasser
ermöglicht,
- – einer
im oberen Bereich des Behältergehäuses randseitig
parallel zur oberen Innenwandung eingebrachten Wasserzuleitung,
wobei der Endbereich der Wasserzuleitung unter einem zweiten Neigungswinkel β zur Längsachse
des Behältergehäuses auf
die dem Endbereich gegenüberliegende
untere Innenwandung des Behältergehäuses zur
Anströmung
des Kühlwassers
gerichtet ist, das durch die Neigung des Behältergehäuses in Richtung zum unteren
Bereich des Behältergehäuses strömt und dabei
im Kühlwasser
befindliche Luftblasen an die obere Innenwandung des Behältergehäuses geführt werden,
wobei diese in den oberen Bereich gerichtet aufsteigen und dort einen
libellenförmigen
Luftraum ausbilden,
- – einem
im oberen Bereich befindlichen Luftabsaugrohr, wobei über das
Luftabsaugrohr die Luft aus dem Luftraum abgesaugt wird, und
- – einer
im unteren Bereich des Behältergehäuses vorgesehenen
Wasserableitung zur Abführung des
um Luftblasen verminderten Kühlwassers.
-
Das
Behältergehäuse kann
zylinderförmig ausgebildet
sein, dessen zylindrisches Verhältnis zwischen
Durchmesser und Länge
etwa 1:8 beträgt.
-
Der
auf die Längsachse
des Behältergehäuses bezogene
Neigungswinkel α kann
gleich 45° sein und
der Neigungswinkel β des
Endbereiches der Wasserzuleitung kann senkrecht nach unten gerichtet
sein. Mit den Neigungswinkeln α und β von jeweils gleich
45° werden
wesentliche Gleitlagerschmierungsverbesserungen erreicht.
-
Der
Gleitlagerschutzbehälter
ist direkt vor einer Lagereinspritzungseinrichtung der Verdichterstufe
des Schraubenkompressors eingebaut.
-
Der
Gleitlagerschutzbehälter
stellt einen Druckbehälter
dar, der ein Füllvolumen
von ca. fünf Liter
aufweisen kann und der aus einem Wasser/Luft-Gemisch des fließenden Kühlwassers
mit einem Volumenverhältnis
zwischen 100:3 und 100:10 den Luftanteil abscheidet.
-
Der
Gleitlagerschutzbehälter
kann als Edelstahldruckbehälter
mit einem zulässigen
Nenndruck von mindestens 120% des Anlagennenndrucks ausgebildet
sein.
-
Der
obere Bereich und der untere Bereich des Behältergehäuses können auf die Mantelfläche des
Behältergehäuses aufgeschweißte Klöpperböden darstellen.
-
Die
Wasserzuleitung mit ihrem Endbereich kann einen Wasserzulaufstutzen
bilden, der im Behältergehäuse unter
einem Neigungswinkel β von
ca. 45° zur
Längsachse
des Behältergehäuses eingeschweißt ist,
wobei durch die Anordnung des eingeschweißten Wasserzulaufstutzens das
einfließende Kühlwasser
gegen die untere Innenwandung des Behältergehäuses prallt, wobei sich sofort
nach dem Eintritt des Kühlwassers
in das Behältergehäuse die Fließgeschwindigkeit
des Kühlwassers
aufgrund der Querschnittserweiterung reduziert.
-
Im
unteren Bereich des Behältergehäuses erfolgt
die Entnahme des blasenfreien Kühlwassers für die Lagereinspritzung.
-
Zur
Entnahme des blasenfreien Kühlwassers im
mittleren Bereich kann mindestens eine Öffnung für den Wasserabgang im Behältergehäuse vorhanden
sein.
-
Vom
unteren Bereich innerhalb des Behältergehäuses ausgehend kann ein Steigrohr
für die
Wasserentnahme vorgesehen sein, das etwa im mittleren Bereich einen
aus dem Behältergehäuse herausgeführten Wasserabgang
aufweist, von dem aus jeweils zu der jeweiligen Lagereinspritzeinrichtung
des zutreffenden Gleitlagers der Verdichterstufe eine Wasserableitung
geführt
ist.
-
Das
Steigrohr kann durch den in das Behältergehäuse eingeschweißten Wasserabgang
gehaltert sein.
-
Das
Luftabsaugrohr kann mit einer kalibrierten Düse zur Verhinderung eines Druckabfalls
im Behältergehäuse versehen
sein.
-
Der
Gleitschutzbehälter
kann mit mindestens einer Halterungseinrichtung im Gehäuse oder
an einer Wandung des Schraubenkompressors befestigt sein.
-
Die
Halterungseinrichtung kann an einem winkelverstellbaren Gestell
innerhalb des Schraubenkompressors zur Einstellung des Neigungswinkels α zur Längsachse
des Behältergehäuses befestigt
sein.
-
Im
Folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Gleitlagerschutzbehälters näher erläutert.
-
Die
Anbringung des Gleitlagerschutzbehälters an dem Schraubenkompressor
erfolgt unter einem Winkel von 45° zur
Horizontalen mit wenigen Toleranzwinkelgraden, wobei die Wasserzulaufleitung zum
Gleitlagerschutzbehälter
unter einem Winkel β von
45° mit
wenigen Toleranzwinkelgraden eingeschweißt ist. Das bedeutet, dass
der Wasserzulaufstutzen im Gleitlagerschutzbehälter im Wesentlichen unter
einem Winkel β von
ca. 45° eingeschweißt ist. Durch
die Anordnung des eingeschweißten
Wasserzulaufstutzens prallt die Strömung gegen die untere Innenwandung
des Behältergehäuses, wobei
sich mit dem Eintritt die Fließgeschwindigkeit
sofort reduziert.
-
Im
unteren Bereich des Gleitlagerschutzbehälters erfolgt die Entnahme
des blasenfreien Kühlwassers.
Dazu kann das Kühlwasser
vom unteren Bereich aus gehend über
das Steigrohr und über
einen aus dem Behältergehäuse herausgeführten Wasserabgang
entnommen werden, von dem aus jeweils zu der jeweiligen Lagereinspritzeinrichtung
das Kühlwasser
transportiert wird.
-
Im
unteren Teil des Gleitlagerschutzbehälters erfolgt die Entnahme
des blasenfreien Kühlwassers.
Die Entnahme kann durch eine Wasserableitung über eine Öffnung oder über ein
Steigrohr mit einem herausgeführten
Wasserabgang durchgeführt werden.
Die Zuführung
zur Lagereinspritzstelle erfolgt dann nahezu druckverlustfrei, somit
wird die Bildung weiterer Luftblasen verhindert.
-
Die
während
der Abströmung
des Kühlwassers
in den unteren Bereich des Behältergehäuses abgeschiedene
Luft sammelt sich durch die steigende Wanderung der Luftblasen an
der oberen Innenwandung des Behältergehäuses im
obersten Bereich des Gleitlagerschutzbehälters, ohne aber von der Zulaufströmung und
Abströmung
beeinflusst zu werden. Anschließend
wird die Luft durch das Luftabsaugrohr mit einer kalibrierten Öffnung aus
dem Gleitlagerschutzbehälter
evakuiert und der Verdichterstufe saugseitig wieder zugeführt. Der
Einsatz kalibrierter Düsen
verhindert einen Druckabfall innerhalb des Gleitlagerschutzbehälters.
-
Die
Erfindung ermöglicht
es, dass durch die Ausbildung und Anordnung des Gleitlagerschutzbehälters Luftblasen
ausgeschieden werden können und
nach oben durch die Auftriebskraft ausweichen, ohne von der Abströmung mitgerissen
zu werden.
-
Die
Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass durch die verhältnismäßig große Länge des
Gleitlagerschutzbehälters
die Strömung
bei der Abströmung
eine ausreichende Beruhigungsstrecke bekommt und durch die große Fläche fast
alle Luftblasen abgeschieden werden können.
-
Des
Weiteren vereinen sich kleine Luftblasen zu größeren Luftblasen, was den Auftrieb
fördert
und beschleunigt. Diese Wirkung kommt ausschließlich nur bei der erfindungsgemäßen Ausbildung
und Anordnung des Gleitlagerschutzbehälters zustande.
-
Weiterbildungen
und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
-
Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert:
-
Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gleitlagerschutzbehälters mit seiner
erfindungsgemäßen Anordnung
am Schraubenkompressor,
-
2 eine
schematische Darstellung des Innenaufbaus eines erfindungsgemäßen Gleitlagerschutzbehälters mit
Dimensionierungsangaben,
-
3 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gleitlagerschutzbehälters mit geschlossenen
Behältergehäuse,
-
4 ein
an einer Wandung des Schraubenkompressors gehalterter, an die Verdichterstufe
angeschlossener Gleitlagerschutzbehälter in erfindungsgemäßer geneigter
Anordnung,
-
5 eine
vergrößerte Darstellung
des oberen Bereiches des Gleitlagerschutzbehälters mit Wasserzuleitung und
mit Luftabsaugrohr nach 4,
-
6 eine
vergrößerte Darstellung
des mittleren Bereiches mit Wasserabgang und Wasserleitungen zu
Lagereinspritzeinrichtungen für
je ein Gleitlager nach 4,
-
7 einen
Schraubenkompressor mit dem in den Kühlkreislauf eingebauten erfindungsgemäßen Gleitlagerschutzbehälter.
-
Im
Folgenden werden die 1 und 2 gemeinsam
betrachtet.
-
In 1 ist
ein erfindungsgemäßer Gleitlagerschutzbehälter 1 für eine Verdichterstufe 2 in
einem wassereingespritzten Schraubenkompressor 3 dargestellt,
der besteht aus
- – einem Behältergehäuse 4, dessen Längsachse 24 mit
einem Neigungswinkel α gleich
45° zur
Horizontalen 23 geneigt ist, wobei der Neigungswinkel von
45° eine
von einer einfließenden
Strömung 30 unabhängige, ungestörte, zumindest strudelfreie
Abscheidung von Luftblasen 13, 131 aus dem einströmenden Kühlwasser 22 ermöglicht,
- – einer
im oberen Bereich 5 des Behältergehäuses 4 randseitig
parallel zur oberen Innenwandung 12 eingebrachten Wasserzuleitung 6,
wobei der Endbereich 8 der Wasserzuleitung 6 vertikal nach
unten, d. h. unter einem zweiten Neigungswinkel β zur Längsachse 24 des Behältergehäuses 4 auf
die dem Endbereich 8 gegenüberliegende untere Innenwandung 9 des
Behältergehäuses 4 zur
Anströmung
des Kühlwassers 22 gerichtet ist,
das durch die Neigung des Behältergehäuses 4 in
Richtung zum unteren Bereich 10 des Behältergehäuses 4 strömt und dabei
im Kühlwasser 22 befindliche
Luftblasen 13 an die obere Innenwandung 12 des
Behältergehäuses 4 geführt werden, wobei
diese in den oberen Bereich 5 gerichtet aufsteigen und
dort einen libellenförmigen
Luftraum 14 ausbilden,
- – einem
im oberen Bereich 5 befindlichen Luftabsaugrohr 7,
wobei über
das Luftabsaugrohr 7 die Luft aus dem Luftraum 14 abgesaugt
wird, und
- – einer
im unteren Bereich 10 des Behältergehäuses 4 vorgesehenen
Wasserableitung 11 zur Abführung des um Luftblasen 13 verminderten
Kühlwassers 22.
-
Das
Behältergehäuse 4 kann
zylinderförmig ausgebildet
sein, dessen zylindrisches Verhältnis zwischen
Durchmesser d 15 und Länge
l 16 etwa d:l = 1:8 beträgt.
-
Der
auf die Längsachse 24 des
Behältergehäuses 4 bezogene
Neigungswinkel α kann
gleich 45° und
die Neigung des Endbereiches 8 der Wasserzuleitung 6 kann
dabei senkrecht nach unten gerichtet sein, wobei hier auch ein Neigungswinkel β von 45° vorhanden
ist. Mit den Neigungswinkeln von α und β gleich 45° sind die
besten Ergebnisse in Bezug auf eine Gleitlagerschmierungsverbesserung
erzielt worden.
-
In 2 ist
das Behältergehäuse 4 ohne
Anschluss an den Kompressor 3 dargestellt. 3 zeigt eine
Seitenansicht, wobei etwa im mittleren Bereich 21 ein Wasserabgang 20 für das blasenfreie
Kühlwasser 22 vorgesehen
ist.
-
Der
Gleitlagerschutzbehälter 1 ist,
wie in 7 gezeigt ist, direkt vor einer Lagereinspritzeinrichtung 17 der
Verdichterstufe 2 des Schraubenkompressors 3 eingebaut.
-
Der
Gleitlagerschutzbehälter 1 stellt
einen Druckbehälter
dar, der ein Füllvolumen
von ca. fünf Liter
aufweist und aus einem Wasser/Luft-Gemisch mit einem Volumenverhältnis zwischen
100:3 und 100:10 den Luftanteil abscheidet.
-
Der
Gleitlagerschutzbehälter
kann als Edelstahldruckbehälter
mit einem zulässigen
Nenndruck von mindestens 120% des Anlagennenndrucks ausgebildet
sein.
-
Der
obere Bereich 5 und der untere Bereich 10 des
Behältergehäuses 4 können, wie
in 1 gezeigt ist, beidendseitig der Mantelfläche 26 auf
die Mantelfläche 26 des
Behältergehäuses 4 aufgeschweißte Klöpperböden darstellen.
-
Die
Wasserzuleitung 6 mit ihrem Endbereich 8 kann
einen Wasserzulaufstutzen bilden, der im Behältergehäuse 4 unter einem
Winkel β von
ca. 45° an die
Wasserzuleitung 6 eingeschweißt ist, wobei durch die Anordnung
des eingeschweißten
Wasserzulaufstutzens 27 die Strömung 30 gegen die
untere Innenwandung 9 des Behältergehäuses 4 prallt, wobei
sich mit dem Eintritt des Kühlwassers 22 die Fließgeschwindigkeit
des Kühlwassers 22 reduziert.
-
Im
unteren Bereich 10 des Behältergehäuses 4 erfolgt die
Entnahme des blasenfreien Kühlwassers 22 für die Lagereinspritzung.
-
Dabei
kann vom unteren Bereich 10 innerhalb des Behältergehäuses 4 parallel
zur Längsachse 24 ein
Steigrohr 18 angebracht sein, wobei der Wasserabgang 20 von
dem Steigrohr 18 aus durch das Behältergehäuse 4 nach außen geführt ist.
-
Das
Luftabsaugrohr 7 ist mit einer kalibrierten Düse 18 zur
Verhinderung eines Druckabfalls im Behältergehäuse 4 versehen.
-
Im
Folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Gleitlagerschutzbehälters 1 näher erläutert.
-
Der
Gleitlagerschutzbehälter 1 ist
vorzugsweise ein Druckbehälter
mit einem Füllvolumen
von ca. fünf
Liter, der in einem vorgegebenen Winkel zur Horizontalen 23 so
angeordnet ist, und bestimmte, innen eingeschweißte Leitungen 6, 27 und 18, 20 aufweist,
so dass er aus einem Wasser/Luft-Gemisch mit einem Volumenverhältnis zwischen
100:3 und 100:10 den Luftanteil nahezu gänzlich abscheidet.
-
Der
Gleitlagerschutzbehälter 1 kann
mit mindestens einer Halterungseinrichtung 25 im Gehäuse oder
an der Außenwandung 44 des
Schraubenkompressors 3 befestigt sein, wie in den 4, 5 und 6 gezeigt
ist. Die Halterungseinrichtung 25 kann neben einer festen
Montage aber auch mit einem winkelverstellbaren Gestell (nicht eingezeichnet)n
verbunden sein, das innerhalb des Schraubenkompressors 3 vorhanden
ist und mit dem der Neigungswinkel α zur Längsachse 24 zur Erreichung
der besten Gleitlagerschmierungsverhältnisse eingestellt werden
kann. Die Beachtung der Richtung bei der Einstellung des Neigungswinkels α ist sehr
wesentlich für
die Funktionsweise des Gleitlagerschutzbehälters 1, damit keine
störende
Beeinflussung, z. B. keine Strudelbildung im Bereich zwischen dem
libellenartigen Luftraum 14 und dem Endbereich 8 des Wasserzulaufstutzens 27 bei
einströmendem
Kühlwasser 22 während der
Strömung 30 des
Kühlwassers 22 längs der
unteren Innenwandung 9 in den unteren Bereich 10 des
Behältergehäuses 4 gerichtet auftritt.
-
Der
Anbringung des Gleitlagerschutzbehälters 1 an dem Schraubenkompressor 3 erfolgt
unter einem Winkel von 45° zur
Horizontalen 23 mit wenigen Toleranzwinkelgraden, wobei
die Wasserzuleitung 6 mit dem Wasserzulaufstutzen 27 zum
Gleitlagerschutzbehälter 1 derart
eingeschweißt
ist, dass der Endbereich 8 unter einem Winkel β von 45° zur Längsachse 24 mit
wenigen Toleranzwinkelgraden angeordnet ist. Das bedeutet, dass
der Wasserzulaufstutzen 27 mit seinem Endbereich 8 im
Wesentlichen unter einem Winkel β von
ca. 45° im
Gleitlagerschutzbehälter 1 eingeschweißt ist.
Durch die Anordnung des eingeschweißten Wasserzulaufstutzens 27 prallt
die Strömung 30 gegen
die untere Innenwandung 9 des Behältergehäuses 4, wobei sich
mit dem Eintritt des Kühlwassers
die Fließgeschwindigkeit des
Kühlwassers 22 sofort
reduziert.
-
Im
unteren Bereich 10 des Gleitlagerschutzbehälters 1 erfolgt
die Entnahme des blasenfreien Kühlwassers 22.
Dazu kann vom unteren Bereich 10 ausgehend das Steigrohr 19 über die
Wasserableitung 11 für
die untere Wasserentnahme vorgesehen sein, wobei das Steigrohr 19 etwa
im mittleren Bereich 21 einen aus dem Behältergehäuse 4 herausgeführten Wasserabgang 20 aufweist,
von dem aus jeweils zu der jeweiligen Lagereinspritzeinrichtung 17 des
zutreffenden Gleitlagers der Verdichterstufe 2 Wasserableitungen 28, 29 geführt sind,
wie in 4 und 6, 7 gezeigt
ist. Die Zuführung
zur Lagereinspritzstelle oder – einrichtung 17 erfolgt
dann nahezu druckverlustfrei, wodurch die Bildung weiterer Luftblasen 13 verhindert
wird. Die abgeschiedene Luft sammelt sich im obersten Teil des oberen
Bereichs 5 des Gleitlagerschutzbehälters 1 in einem libellenartigen
Luftraum 14, ohne aber von der Strömung 30 beeinflusst
zu werden. Anschließend
wird die Luft aus dem Luftraum 14 durch das Luftabsaugrohr 7 mit
einer kalibrierten Öffnung
einer Düse 18 aus
dem Gleitlagerschutzbehälter 1 evakuiert
und der Verdichterstufe 2 saugseitig wieder zugeführt. Der
Einsatz mindestens einer kalibrierten Düse 18 im Luftabsaugrohr 7 verhindert
einen Druckabfall innerhalb des Gleitlagerschutzbehälters 1.
-
Durch
die Ausbildung und Anordnung des Gleitlagerschutzbehälters 1 werden
Luftblasen 13 ausgeschieden und nach oben durch die Auftriebskraft
längs der oberen
Innenwandung 12 gerichtet aufströmen, ohne von der entgegengesetzt
gerichteten Strömung 30 mitgerissen
zu werden.
-
Durch
die verhältnismäßig große Länge 16 des
Gleitlagerschutzbehälters 1 bekommt
die Strömung 30 eine
ausreichende Beruhigungsstrecke und durch die große Fläche der
unteren Innenwandung 9 können fast alle Luftblasen 13 des
Wasser/Luft-Gemischs des aus dem Wasserzulaufstutzen 27 einströmenden Kühlwassers 22 abgeschieden
werden.
-
Beim
Aufsteigen vereinen sich kleine Luftblasen 13 zu größeren Luftblasen 131,
was den Auftrieb der größeren Luftblasen 131 fördert und
beschleunigt.
-
In 7 ist
ein Schraubenkompressor 3 mit dem eingebauten erfindungsgemäßen Gleitlagerschutzbehälter 1 gezeigt,
wobei ein Elektromotor 31 vorgesehen ist, der durch eine
Welle 32 die Verdichterstufe 2 antreibt. Die Verdichterstufe 2 ist
als wassereinspritzgekühlter
Schraubenkompressor 3 ausgeführt. Er saugt durch einen Ansaugkanal 33 Luft an,
verdichtet sie auf einen gewünschten
Betriebsdruck und fördert
sie in einen Druckbehälter 34,
von wo aus sie über
eine Druckluftleitung 35 weitertransportiert wird.
-
Der
Schraubenkompressor 3 umfasst einen Kühlkreislauf 36, der
eine Kühlwasserleitung 37 enthält. Die
Druckluftleitung 35 führt
zu einer Kondensiereinrichtung (nicht eingezeichnet).
-
Aus
dem Druckbehälter 34 wird
Kühlwasser 22 über ein
Saugrohr 38 und über
die anschließende Kühlwasserleitung 37 in
einen Kühler
(Wärmeübertrager) 39 geleitet,
in dem das Kühlwasser 22 die
aufgenommene Wärmeenergie
abgibt. Im weiteren Verlauf der Kühlwasserleitung 37 zwischen
dem Kühler 39 und
der Verdichterstufe 2 sind ein Partikelfilter 40 sowie
ein weiterer zweiter Partikelfilter 45 für die Lagereinspritzeinrichtung 17 angeordnet.
-
Im
Druckbehälter 34 befindet
sich ein Niveausensor 43, der beim Erreichen eines Maximalwertes
des Wasserstandes in dem Druckbehälter 34 ein Signal
an ein Auswertegerät
(nicht eingezeichnet) gibt, welches bewirkt, dass das Magnetventil 44 für einen
definierten Zeitraum öffnet
und auf diese Weise eine bestimmte Wassermenge aus dem Druckbehälter 34 ablässt.
-
In
Strömungsrichtung
des Kühlwassers 22 nach
dem ersten Partikelfilter 40 ist ein Rückschlagventil 41 angeordnet.
Vor dem Rückschlagventil 41 verzweigt
sich die Kühlwasserleitung 37 auf
eine Haupteinspritzstelle 46 der Verdichterstufe 2 sowie eine
Lagereinspritzleitung 47, in der der zweite Partikelfilter 45 angeordnet
ist.
-
Zwischen
dem zweiten Partikelfilter 45 und der Lagereinspritzeinrichtung 17 ist
der erfindungsgemäße Gleitlagerschutzbehälter 1 eingeschaltet.
-
Die
Erfindung eröffnet
die Möglichkeit,
die Lebensdauer der Gleitlagerung und damit auch die Lebensdauer
von wassereinspritzgekühlten
Verdichterstufen 2 von Schraubenkompressoren 3 wesentlich
zu erhöhen.
Mit einem sehr geringen Aufwand durch die Einbringung des Gleitlagerschutzbehälters 1 lassen
sich hohe Kosten im Betrieb und im Service einsparen.
-
- 1
- Gleitlagerschutzbehälter
- 2
- Verdichterstufe
- 3
- Schraubenkompressor
- 4
- Behältergehäuse
- 5
- oberer
Bereich
- 6
- Wasserzuleitung
- 7
- Luftabsaugrohr
- 8
- Endbereich
- 9
- untere
Innenwandung
- 10
- unterer
Bereich
- 11
- Wasserableitung
- 12
- obere
Innenwandung
- 13
- Luftblasen
- 131
- große Luftblasen
- 14
- libellenartiger
Luftraum
- 15
- Durchmesser
- 16
- Länge
- 17
- Lagereinspritzeinrichtung
- 18
- kalibrierte
Düse
- 19
- Steigrohr
- 20
- Wasserabgang
- 21
- mittlerer
Bereich
- 22
- Kühlwasser
- 23
- Horizontale
- 24
- Längsachse
- 25
- Halterungseinrichtung
- 26
- Mantelfläche
- 27
- Wasserzulaufstutzen
- 28
- erste
Wasserableitung
- 29
- zweite
Wasserableitung
- 30
- Strömung
- 31
- Elektromotor
- 32
- Welle
- 33
- Ansaugkanal
- 34
- Druckbehälter
- 35
- Druckluftleitung
- 36
- Kühlkreislauf
- 37
- Kühlwasserleitung
- 38
- Saugrohr
- 39
- Kühler
- 40
- Erster
Partikelfilter
- 41
- Rückschlagventil
- 42
- Niveausensor
- 43
- Magnetventil
- 44
- Wandung/Außenwandung
- 45
- Zweiter
Partikelfilter
- 46
- Haupteinspritzstelle
- 47
- Lagereinspritzleitung
- d
- Durchmesser
- l
- Länge
- α
- erster
Neigungswinkel
- β
- zweiter
Neigungswinkel