DE102014008293A1

DE102014008293A1 - Power adaptation with a spindle compressor

Info

Publication number: DE102014008293A1
Application number: DE102014008293.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2015-12-03
Also published as: WO2015185622A1; DE112015002639A5

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Spindelverdichter ohne Betriebsfluid im Arbeitsraum mit einem 2-zähnigen Spindelrotor (2) und einem 3-zähnigen Spindelrotor (3) in einem umgebenden Verdichtergehäuse (8) mit vorzugsweise nicht-parallelen Drehachsen beider Spindelrotore. Um für alle Betriebszustände und Betriebszustandsänderungen die gesamte Spiel-Situation sowie die Leistungsanpassung zu verbessern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein Aufteilungsregulierungsorgan εR (21) die Kühlfluidströme (22 und 23) zu beiden Rotorinnenkühlungen (6 und 7) derart zueinander einstellt, dass die Spielsituation zwischen beiden Spindelrotoren (2 und 3) innerhalb gewählter Grenzen erhalten bleibt. Dies gilt gleichfalls zum Verdichtergehäuse über ein Aufteilungsregulierungsorgan εP (12) und ein Aufteilungsregulierungsorgan εK (20) voneinander abhängig und gegenseitig überwacht ebenso für die Kühlmittelmengen zur Gehäuse-Kühlfluid-Zuführung (15) sowie zu den Spindelrotor-Zuführungen (22 und 23). Außerdem gibt es zusätzlich noch Nach-Einlass-Zuführungen (12) in den Arbeitsraum ebenso wie zusätzliche Vor-Auslass-Abführungen (15) mit jeweils mit eigenem Regulierungsorgan zur gezielten Leistungsanpassung.The invention relates to spindle compressor without operating fluid in the working space with a 2-toothed spindle rotor (2) and a 3-toothed spindle rotor (3) in a surrounding compressor housing (8) with preferably non-parallel axes of rotation of both spindle rotors. In order to improve the overall game situation and the power adjustment for all operating states and operating state changes, it is proposed according to the invention that a distribution regulating device εR (21) adjusts the cooling fluid flows (22 and 23) to both inner rotor cooling systems (6 and 7) in such a way that the game situation between two spindle rotors (2 and 3) remains within selected limits. This also applies to the compressor housing via a distribution regulating member εP (12) and a division regulating εK (20) interdependent and mutually monitored as well for the coolant amounts to the housing cooling fluid supply (15) and to the spindle rotor feeds (22 and 23). In addition, there are additional post-inlet feeds (12) into the working space as well as additional pre-outlet discharges (15), each with its own regulatory device for targeted performance adjustment.

Description

Stand der Technik:State of the art:

Trockenverdichtende Kompressoren gewinnen in der industriellen Verdichtertechnik verstärkt an Bedeutung, denn durch zunehmende Verpflichtungen bei Umweltschutzvorschriften und steigende Betriebs- und Entsorgungskosten sowie erhöhte Ansprüche an die Reinheit des Fördermediums werden die bekannten nasslaufenden Verdichter, wie Flüssigkeitsringmaschinen, Drehschieberpumpen und Öl- oder Wassereingespritzte Schraubenkompressoren, immer häufiger durch trockenverdichtende Maschinen ersetzt. Zu diesen Maschinen gehören trockene Schraubenverdichter, Klauenpumpen, Membranpumpen, Kolbenpumpen, Scroll-Maschinen sowie Wälzkolbenpumpen. Diesen Maschinen ist jedoch gemeinsam, dass sie die heutigen Ansprüche hinsichtlich Zuverlässigkeit und Robustheit sowie Baugröße und Gewicht bei gleichzeitig niedrigem Preisniveau und befriedigendem Wirkungsgrad immer noch nicht erreichen.Drying compressors are gaining in importance in industrial compressor technology, because of increasing obligations in environmental regulations and rising operating and disposal costs and increased demands on the purity of the medium, the known wet-running compressor, such as liquid ring machines, rotary vane pumps and oil or water-injected screw compressors, more and more replaced by dry compacting machines. These machines include dry screw compressors, claw pumps, diaphragm pumps, piston pumps, scroll machines and Roots pumps. However, these machines have in common that they still do not meet today's demands in terms of reliability and robustness and size and weight while maintaining low price level and satisfactory efficiency.

Zur Verbesserung dieser Situation bieten sich die bekannten trockenverdichtenden Spindelkompressoren an, weil sie als typische 2-Wellenverdrängermaschinen ein hohes Kompressionsvermögen einfach dadurch realisieren, dass sie die nötige Mehrstufigkeit als sogen. ”Fördergewinde” durch Hintereinanderschaltung mehrerer abgeschlossener Arbeitskammern über die Anzahl der Umschlingungen je Verdrängerrotor äußerst unkompliziert erreichen, ohne jedoch ein Betriebsfluid im Arbeitsraum zu benötigen. Außerdem wird durch die berührungslose Abwälzung der beiden gegensinnig drehenden Spindelrotore eine erhöhte Rotordrehzahl ermöglicht, so dass bezogen auf die Baugröße gleichzeitig Nennsaugvermögen sowie Liefergrad ansteigen. Dabei können trockenverdichtende Spindelmaschinen sowohl für Anwendungen im Vakuum als auch für Überdruck eingesetzt werden, wobei der Leistungsbedarf im Überdruck naturgemäß signifikant höher ist, weil im Überdruck-Bereich mit Enddrücken deutlich über 2 bar (absolut) bis auf 15 bar und noch höher deutlich größere Druckdifferenzen zu überwinden sind.To improve this situation, offer the known dry-compressing spindle compressors because they realize a typical high performance as a typical 2-wave displacement machines simply by the fact that they have the necessary multistage as so-called. "Conveyor thread" by connecting several closed working chambers on the number of wraps per displacement rotor reach extremely uncomplicated, but without requiring a working fluid in the workspace. In addition, an increased rotor speed is made possible by the non-contact rolling of the two oppositely rotating spindle rotors, so that based on the size of the same nominal suction and delivery rate increase. Here, dry-compacting spindle machines can be used both for applications in vacuum and for overpressure, the power requirement in the overpressure is naturally significantly higher, because in the overpressure range with final pressures well above 2 bar (absolute) up to 15 bar and even higher significantly greater pressure differences to be overcome.

In dem Schutzrecht DE 10 2013 009 040.7 wird für einen trockenverdichtenden Spindelkompressor beschrieben, wie über nicht-parallele Drehachsen der beiden Spindelrotore sowohl ein großes inneres Verdichtungsverhältnis als auch eine hohe Stufenanzahl bei gleichzeitiger Minimierung der inneren Leckage zwischen den vielfach hintereinandergeschalteten Arbeitskammern zwischen Fördergas-Einlass und -Auslass erreicht wird. Unbefriedigend gelöst ist aber noch die optimale Gestaltung und vorteilhafte Ausführung zwecks einwandfreier Anpassung an unterschiedliche Betriebs- und Arbeitsbedingungen unter Berücksichtigung der besonderen thermodynamischen Situation des genannten Spindelkompressors. Dabei sind die speziellen Merkmale dieser mehrstufigen Verdichtertechnologie gezielt einzubeziehen, um Wirkungsgrad und Zuverlässigkeit signifikant gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern.In the protection right DE 10 2013 009 040.7 is described for a dry-compressing spindle compressor, as both non-parallel axes of rotation of the two spindle rotors both a large internal compression ratio and a high number of stages while minimizing the internal leakage between the multiple cascaded working chambers between conveying gas inlet and outlet is achieved. Unsatisfactorily solved is still the optimal design and advantageous embodiment for the purpose of perfect adaptation to different operating and working conditions, taking into account the particular thermodynamic situation of said spindle compressor. The special features of this multi-stage compressor technology must be specifically included in order to improve efficiency and reliability significantly over the prior art.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für einen Spindelkompressor als trockenverdichtende 2-Wellen-Rotations-Verdrängermaschine mit einem 2-zähnigen Spindelrotor und einem gegensinnig drehenden 3-zähnigen Spindelrotor bei zueinander schiefen Drehachsen beider Spindelrotore für alle Betriebszustände und Betriebszustandsänderungen sowohl die Spiel-Situation zwischen dem Rotorpaar und dem umgebenden Verdichtergehäuse als auch die entsprechende Leistungsanpassung an unterschiedliche Arbeitsbedingungen und Applikations-Anforderungen zu verbessern.The object of the present invention is for a spindle compressor as dry-compressing 2-shaft rotary displacement machine with a 2-toothed spindle rotor and a counter-rotating 3-tooth spindle rotor with mutually inclined axes of rotation of both spindle rotors for all operating conditions and operating state changes both the game situation between the pair of rotors and the surrounding compressor housing as well as the corresponding power adaptation to different working conditions and application requirements to improve.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass entsprechend Ausführungsbeispiel in 1

a) ein Aufteilungsregulierungsorgan ε_R (21) den Kühlfluidstrom (22) zur Rotorinnenkühlung (6) des 2-zähnigen Spindelrotors (2) und den Kühlfluidstrom (23) zur Rotorinnenkühlung (7) des 3-zähnigen Spindelrotors (3) derart zueinander einstellt, dass für alle Betriebszustände und Betriebszustandsänderungen die Spielsituation zwischen beiden Spindelrotoren (2 und 3) innerhalb gewählter Grenzen erhalten bleibt, und außerdem
b) ein Aufteilungsregulierungsorgan ε_P (12) und ein Aufteilungsregulierungsorgan ε_K (20) mit voneinander abhängiger und gegenseitig überwachter Einstellung für die Kühlmittelmenge zur Gehäuse-Kühqlfluid-Zuführung (15) und für die Kühlmittelmengen zu den Spindelrotor-Zuführungen (22 und 23) sorgen dafür, dass für alle Betriebszustände und Betriebszustandsänderungen die Spielsituation zwischen Spindelrotorpaar und umgebendem Verdichtergehäuse innerhalb gewählter Grenzen erhalten bleibt, dies gilt insbesondere für diejenigen Spindelkompressor-Ausführungen, bei denen der auf einer Stahl-Trägerwelle drehfeste Spindelrotor-Fördergewindeteil aus einem Werkstoff mit höherer Wärmeleitung, vorzugsweise Aluminium-Legierung, und das umgebende Verdichtergehäuse aus einem druckfesten Guss-Werksstoff, beispielsweise mindestens GG 25 bis GG 35, mit geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, und nur mit dieser Regulierung der Kühlmittelmengen für diese Bauteile ist die Spielsituation für alle Betriebszustände und Betriebszustandsänderungen verlässlich beherrschbar, wobei die Vorgaben zur Kühlmittelmengen-Regulierung von einer durch praktische Messungen mehrfach verifizierten und fortlaufend weiterentwickelten Simulationsprogrammierung stammen, in welcher für alle Betriebszustände und Betriebszustandsänderungen die Wärmebilanzen je Verdichter-Bauteil erstellt werden, um dann über deren thermischen Dehnungen die erforderlichen Kühlmittelmengen und die daraus resultierenden Wärmeabführmengen zur Einhaltung der Spielsituation innerhalb gewählter Grenzen umzusetzen, und außerdem
c) für die gewünschte Ölfreiheit im Verdichterarbeitsraum zwischen Einlass (1) und Auslass (4) sorgt auf der Verdichter-Auslass-Seite zudem ein permanenter Verlustgasstrom (32) dadurch, dass der Druck im Synchro.-Getrieberaum (8) stets geringfügig (ab etwa 20 mbar) kleiner ist als der Druck im Auslass-Sammelraum (4), indem dieser Verlustgasstrom kontrolliert über ein Regulierungsorgan (17) in den Sammelraum (18) geleitet wird, und außerdem
d) für die gewünschte Ölfreiheit im Verdichterarbeitsraum zwischen Einlass (1) und Auslass (4) sorgt auf der Verdichter-Einlass-Seite zudem ein permanenter Verlustgasstrom (25) über jede Einlass-seitige Arbeitsraum-Wellenabdichtung dadurch, dass der Druck in dem Sammelraum (26) für diese Einlass-Abdichtungen-Förderverlustgasströme (25) stets geringfügig (ab etwa 20 mbar) kleiner ist als der Druck im Einlass-Sammelraum (1), wobei der Ansaug-Unterdruck der Kühlfluid-Förderpumpe (10) über Ansaug-Rohr und Zuführung (19) zur Druckabsenkung in dem Sammelraum (26) genutzt wird, und außerdem
e) je Arbeitsraum-Wellenabdichtung gibt es mindestens einen neutralen Zwischenraum (33) zur Kontrolle der Ölfreiheit im Arbeitsraum des Spindelverdichters zwischen Einlass (1) und Auslass-Raum (4) und außerdem
f) die applikationsspezifisch gewünschte Leistungsanpassung des Spindelverdichters erfolgt Einlassseitig erfindungsgemäß über Nach-Einlass-Zuführungen (28) mit jeweiligem Regulierungsorgan in Verbindung mit dem Regulierungsorgan für den Einlass-Fördergasstrom (27), indem das Fördergas auf in Rotorlängsachsrichtung unterschiedlich große Arbeitskammer-Volumina des mehrstufigen Spindelrotorpaares zur gewünschten Volumenstrom-Einstellung bei zugleich unterschiedlicher Verdichtungsweglänge zur gewünschten Druckanstieg-Einstellung gezielt zugeführt wird, und außerdem
g) die applikationsspezifisch gewünschte Leistungsanpassung des Spindelverdichters erfolgt Auslassseitig erfindungsgemäß über Vor-Auslass-Abführungen (29) mit jeweiligem Regulierungsorgan in Verbindung mit dem Regulierungsorgan für den Auslass-Fördergasstrom (30), indem das Fördergas von in Rotorlängsachsrichtung verschiedenen Arbeitskammern des mehrstufigen Spindelrotorpaares nach unterschiedlicher Verdichtungsweglänge zur applikationsspezifisch gewünschten Einstellung der Verdichtungshöhe gezielt abgeführt wird, wobei die gemäß f) und g) genannten Maßnahmen zur Leistungsanpassungen miteinander kombiniert werden, und außerdem
h) zur Verbesserung des Verdichter-Wirkungsgrades erfolgt die Parameter-Auslegung für das Spindelrotorpaar über die genannten Simulations-Software derart, dass mindestens 30%, besser noch über 40% und für größere Antriebsleistungen sogar über 50% der Verdichter-Antriebsleistung als Wärme über die Arbeitsraum-Bauteile (2 und 3) sowie (5) abgeführt wird, und außerdem
i) als Ergebnis der genannten thermodynamischen Simulation des Verdichtungsprozesses erfolgt die Festlegung der Kühlfluid-Durchströmungsrichtung bei der Kühlung des Verdichtergehäuses (5) dadurch, dass die Kühlfluid-Zuführung (15) entweder an der Kühlfluid-Übergangsstelle G2 (14) oder an der Kühlfluid-Übergangsstelle G1 (13) angeschlossen wird.

According to the invention this object is achieved in that according to embodiment in 1

a) a partitioning regulator ε _R ( 21 ) the cooling fluid flow ( 22 ) for rotor internal cooling ( 6 ) of the 2-toothed spindle rotor ( 2 ) and the cooling fluid flow ( 23 ) for rotor internal cooling ( 7 ) of the 3-toothed spindle rotor ( 3 ) so that for all operating conditions and operating state changes the game situation between two spindle rotors ( 2 and 3 ) within selected limits, and also
b) a partitioning regulator ε _P ( 12 ) and a partitioning regulator ε _K ( 20 ) with mutually dependent and mutually monitored setting for the coolant quantity to the housing Kühqlfluidid supply ( 15 ) and for the quantities of coolant to the spindle rotor feeds ( 22 and 23 ) ensure that the game situation between spindle rotor pair and surrounding compressor housing is maintained within selected limits for all operating conditions and operating state changes, this is especially true for those types of spindle compressor in which the rotatable on a steel carrier shaft spindle rotor conveyor thread part of a material with higher heat conductivity , Preferably aluminum alloy, and the surrounding compressor housing of a pressure-resistant cast material, for example, at least GG 25 to GG 35, with lower thermal expansion coefficient, and only with this regulation of the coolant quantities for these components, the game situation for all operating conditions and operating state changes reliably manageable , whereby the requirements for the coolant quantity regulation of a repeatedly verified by practical measurements and continuously evolved simulation programming come in which the heat balances are created per compressor component for all operating conditions and operating state changes, then to implement their thermal expansions the required coolant quantities and the resulting heat dissipation to comply with the game situation within selected limits , and also
c) for the desired absence of oil in the compressor working space between inlet ( 1 ) and outlet ( 4 ) ensures a permanent loss of gas flow on the compressor outlet side ( 32 ) in that the pressure in the synchro transmission space ( 8th ) is always slightly smaller (from about 20 mbar) than the pressure in the outlet collecting chamber ( 4 ) by controlling this loss gas stream via a regulatory organ ( 17 ) into the collection room ( 18 ) and also
d) for the desired absence of oil in the compressor working space between inlet ( 1 ) and outlet ( 4 ) provides on the compressor inlet side also a permanent loss of gas flow ( 25 ) over each inlet-side working shaft shaft seal in that the pressure in the collecting space ( 26 ) for these inlet seal flow loss gas streams ( 25 ) is always slightly (from about 20 mbar) smaller than the pressure in the inlet collecting space ( 1 ), wherein the intake negative pressure of the cooling fluid delivery pump ( 10 ) via suction pipe and feeder ( 19 ) for lowering the pressure in the collecting space ( 26 ) and also
e) there is at least one neutral space per working space shaft seal ( 33 ) for checking the absence of oil in the working space of the screw compressor between inlet ( 1 ) and outlet space ( 4 ) and also
f) the application-specific desired power adjustment of the screw compressor takes place on the inlet side according to the invention via post-inlet feeders ( 28 ) with respective regulatory device in conjunction with the inlet-gas flow regulating device ( 27 ), in that the delivery gas is selectively supplied to the desired pressure increase setting in the rotor longitudinal axis differently sized working chamber volumes of the multi-stage spindle rotor pair to the desired volume flow setting at the same different compression path length, and also
g) the application-specific desired power adjustment of the screw compressor is carried out on the outlet side according to the invention via pre-outlet discharges ( 29 ) with respective regulatory device in conjunction with the regulator for the outlet conveying gas flow ( 30 ), in that the conveying gas is selectively removed by different compression path length for application-specific desired setting of the compression height of different in Rotorlängsachsrichtung working chambers of the multi-stage spindle rotor pair, wherein the measures according to f) and g) measures for power adjustments are combined, and also
h) to improve the compressor efficiency, the parameter design for the spindle rotor pair via the said simulation software is such that at least 30%, better still over 40% and for larger drive power even over 50% of the compressor drive power as heat over the Workroom components ( 2 and 3 ) such as ( 5 ) and also
i) as a result of said thermodynamic simulation of the compression process, the determination of the cooling fluid flow direction in the cooling of the compressor housing ( 5 ) in that the cooling fluid supply ( 15 ) either at the cooling fluid interface G2 (FIG. 14 ) or at the cooling fluid interface G1 ( 13 ) is connected.

Die nachfolgende Darstellung macht die vorliegende Erfindung beispielhaft klar:The following description makes the present invention clear by way of example:

1 zeigt beispielhaft für die vorliegende Erfindung eine Schnittdarstellung für den Spindelkompressor mit den Kühlfluid-Strömen mit dem vereinfacht dargestellten Ölkühler (16) sowie den genannten Regulierungsorganen, um entsprechend der thermodynamischen Simulation den Spindelkompressor applikationsspezifisch für alle Betriebszustände und Betriebszustandsänderungen optimal betreiben zu können. Die Nach-Einlass-Zuführungen (28) und die Vor-Auslass-Abführungen (29) für das Fördermedium ergeben die jeweils gewünschte Leistungsanpassung hinsichtlich Volumenstrom und Arbeitsdruck. 1 shows an example of the present invention is a sectional view of the spindle compressor with the cooling fluid streams with the simplified illustrated oil cooler ( 16 ) as well as the regulatory bodies mentioned in order to be able to optimally operate the spindle compressor according to the thermodynamic simulation in an application-specific manner for all operating states and operating state changes. The post-admission allocations ( 28 ) and the pre-discharge discharges ( 29 ) for the pumped medium give the respectively desired power adjustment in terms of flow and working pressure.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Einlass-Sammelraum für das FördermediumInlet collecting space for the pumped medium
22: 2-zähniger Spindelrotor mit Trägerwelle, beidseitiger Rotorlagerung sowie Arbeitsraum-Wellenabdichtung und Synchronisations-Zahnrad und außerdem optional inklusive Antriebszahnrad2-toothed spindle rotor with carrier shaft, double-sided rotor bearing as well as working shaft shaft seal and synchronization gear and also optional including drive gear
33: 3-zähniger Spindelrotor mit Trägerwelle, beidseitiger Rotorlagerung sowie Arbeitsraum-Wellenabdichtung und Synchronisations-Zahnrad3-tooth spindle rotor with carrier shaft, double-sided rotor bearing as well as working shaft shaft seal and synchronization gear
44: Auslass-Sammelraum für das FördermediumOutlet collecting space for the pumped medium
5 5: Verdichtergehäuse mit umhüllendem Blechmantel gemäß DE 10 2012 011 823.6 Compressor housing with enveloping metal jacket according to DE 10 2012 011 823.6
66: Rotorinnen-Fluidkühlung für den 2-zähnigen SpindelrotorRotor internal fluid cooling for the 2-tooth spindle rotor
77: Rotorinnen-Fluidkühlung für den 3-zähnigen SpindelrotorRotor internal fluid cooling for the 3-tooth spindle rotor
88th: Getrieberaum der SynchronisationszahnräderGear compartment of the synchronization gears
99: Schmierölansammlung im Getrieberaum der Synchro.-Verzahnung mit Ölniveau-ÜberwachungOil collection in gearbox of Synchro. Gear with oil level monitoring
1010: Kühlfluid-Förderpumpe, vorzugsweise direkt von der Antriebswelle angeriebenCooling fluid delivery pump, preferably rubbed directly from the drive shaft
1111: Schmierölzuführung von der Kühlfluid-Förderpumpe mit Regulierungsorgan ε_G Lubricating oil supply from the cooling fluid delivery pump with regulator ε _G
1212: Aufteilungsregulierungsorgan ε_P im Kühlfluidstrom, vorzugsweise hinter der Kühlfluidpumpe (10)Distribution regulator ε _P in the cooling fluid flow, preferably behind the cooling fluid pump ( 10 )
1313: Kühlfluid-Übergangsstelle G1 des VerdichtergehäusesCoolant fluid passage G1 of the compressor housing
1414: Kühlfluid-Übergangsstelle G2 des VerdichtergehäusesCoolant fluid transition point G2 of the compressor housing
1515: Kühlfluid-Zuführung hinter ε_P (12) zur Verdichtergehäuse-KühlungCooling fluid supply behind ε _P ( 12 ) to the compressor housing cooling
1616: Wärmetauscher für das Kühlfluid, um die vom Kühlfluid insbes. aus den Verdichter-Bauteilen wie Rotorpaar und Verdichtergehäuse aufgenommene Wärme abzugeben, als Stichwort: ”Ölkühler”Heat exchanger for the cooling fluid to deliver the heat absorbed by the cooling fluid esp. From the compressor components such as rotor pair and compressor housing, as keyword: "oil cooler"
1717: Regulierungsorgan für den Druck im Synchronisationszahnräder-Getrieberaum (8) mit Spritzölgeschützter Ableitung in den Sammelraum (18)Regulating member for the pressure in the synchronization gear transmission chamber ( 8th ) with spray-oil-protected discharge into the collecting space ( 18 )
1818: Kühlfluid-SammelraumCooling fluid plenum
1919: Kühlfluidvorrat mit Ansaug-Rohr und Zuführung zur Kühlfluid-Förderpumpe (10)Coolant fluid reservoir with suction tube and feed to the cooling fluid delivery pump ( 10 )
2020: Aufteilungsregulierungsorgan ε_K im Kühlfluidstrom, vorzugsweise hinter dem Ölkühler (16)Distribution regulator ε _K in the cooling fluid flow, preferably behind the oil cooler ( 16 )
2121: Aufteilungsregulierungsorgan ε_R im Kühlfluidstrom zu beiden SpindelrotorenDistribution regulator ε _R in the cooling fluid flow to both spindle rotors
2222: Kühlfluid-Zuführung zur Rotorinnen-Fluidkühlung (6) für den 2-zähnigen Spindelrotor (2)Cooling fluid supply to the rotor internal fluid cooling ( 6 ) for the 2-toothed spindle rotor ( 2 )
2323: Kühlfluid-Zuführung zur Rotorinnen-Fluidkühlung (7) für den 3-zähnigen Spindelrotor (3)Cooling fluid supply to the rotor internal fluid cooling ( 7 ) for the 3-toothed spindle rotor ( 3 )
2424: Kühlfluid-Ableitung, beispielsweise in den Kühlfluidvorrat (19)Cooling fluid discharge, for example, in the cooling fluid supply ( 19 )
2525: Förderverlustgasstrom über jede Einlass-seitige ArbeitsraumwellenabdichungDelivery loss gas flow through each inlet side working shaft shaft seal
2626: Sammelraum für sämtliche Einlass-Abdichtungen-Förderverlustgasströme (25)Collection chamber for all inlet seals-delivery loss gas streams ( 25 )
2727: Einlass-Fördergasstrom mit Regulierungsorgan in den Verdichter-Einlass-Sammelraum (1)Inlet delivery gas flow with regulator in the compressor inlet plenum ( 1 )
2828: Nach-Einlass-Zuführungen mit Regulierungsorgan für das FördermediumAfter inlet feeds with regulating device for the pumped medium
2929: Vor-Auslass-Abführungen mit Regulierungsorgan für das FördermediumPre-outlet drains with regulating device for the pumped medium
3030: Auslass-Fördergasstrom mit Regulierungsorgan aus dem Verdichter-Auslass-Sammelraum (4)Outlet conveying gas flow with regulating member from the compressor outlet collecting space ( 4 )
3131: Sammel-Ausgangs-Leitung für den Auslass-FördergasstromCollective output line for the outlet conveying gas flow
3232: Förderverlustgasstrom über jede Auslass-seitige ArbeitsraumwellenabdichungDelivery loss gas flow over each outlet side working shaft shaft seal
3333: neutraler Zwischenkontrollraum jeder Arbeitsraumwellenabdichungneutral intermediate control room of each working shaft shaft seal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013009040 [0003]
DE 102012011823 [0007]

Claims

Spindle compressor as a 2-shaft rotary displacement machine operating in working space without operating fluid for conveying and compressing gaseous media for applications in vacuum and for applications in overpressure with a 2-toothed spindle rotor ( 2 ) and with a 3-toothed spindle rotor ( 3 ) in a surrounding compressor housing ( 1 ) with an inlet space ( 6 ) and with an outlet collecting space ( 3 ) in preferably non-parallel axes of rotation of the two spindle rotors ( 2 and 3 ) characterized in that a partitioning regulator ε _R ( 21 ) the cooling fluid flow ( 22 ) for rotor internal cooling ( 6 ) of the 2-toothed spindle rotor ( 2 ) and the cooling fluid flow ( 23 ) for rotor internal cooling ( 7 ) of the 3-toothed spindle rotor ( 3 ) such that for all operating states and operating state changes, the game situation between the two spindle rotors ( 2 and 3 ) within selected limits.

Spindle compressor according to claim 1, characterized in that a distribution regulating member ε _P ( 12 ) and a partitioning regulator ε _K ( 20 ) with mutually dependent and mutually monitored setting for the coolant quantity to the housing cooling fluid supply ( 15 ) and for the quantities of coolant to the spindle rotor feeds ( 22 and 23 ) ensure that the game situation between the spindle rotor pair and the surrounding compressor housing is maintained within selected limits for all operating states and operating state changes.

Spindle compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotatable on a steel carrier shaft conveyor thread part of each spindle rotor ( 2 respectively. 3 ) consists of a material with higher heat conduction, preferably aluminum alloy, and the surrounding compressor housing ( 5 ) consists of a pressure-resistant cast material, for example at least GG 25 to GG 35, with a lower coefficient of thermal expansion.

Spindle compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the desired freedom from oil in the compressor working space between inlet ( 1 ) and outlet ( 4 ) on the compressor outlet side by a permanent loss gas flow ( 32 ) is generated by the pressure in the synchro transmission space ( 8th ) is always slightly smaller (from about 20 mbar) than the pressure in the outlet collecting chamber ( 4 ), this loss gas stream via a regulatory organ ( 17 ) controlled in the cooling fluid collecting space ( 18 ).

Spindle compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the desired freedom from oil in the compressor working space between inlet ( 1 ) and outlet ( 4 ) on the compressor inlet side by a permanent loss gas flow ( 25 ) is generated via each inlet-side working shaft shaft seal by the pressure in the collecting space ( 26 ) for these inlet seal flow loss gas streams ( 25 ) is always slightly (from about 20 mbar) smaller than the pressure in the inlet collecting space ( 1 ), wherein the intake negative pressure of the cooling fluid delivery pump ( 10 ) via suction pipe and feeder ( 19 ) for lowering the pressure in the collecting space ( 26 ) is being used.

Spindle compressor according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least one neutral gap per working space shaft seal ( 33 ) for checking the absence of oil in the working space of the screw compressor between inlet ( 1 ) and outlet space ( 4 ) gives.

Spindle compressor according to one of the preceding claims, characterized in that on the inlet side, the application-specific desired power adjustment of the screw compressor via post-inlet feeds ( 28 ) with respective regulatory device in conjunction with the inlet-gas flow regulating device ( 27 ) takes place by the delivery gas is selectively supplied to the desired pressure increase setting in the rotor longitudinal axis differently sized working chamber volumes of the multi-stage spindle rotor pair to the desired volume flow setting at the same time different compression path length.

Spindle compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet side, the application-specific desired power adjustment of the screw compressor via pre-outlet discharges ( 29 ) with respective regulatory device in conjunction with the regulator for the outlet conveying gas flow ( 30 ) is carried out by the delivery gas is dissipated by different in Rotorlängsachsrichtung working chambers of the multi-stage spindle rotor pair for different compression path length to the application-specific desired setting the height of the compression pressure targeted.

Spindle compressor according to one of the preceding claims, characterized in that to improve the compressor efficiency, the parameter design for the spindle rotor pair ( 2 and 3 ) is carried out such that at least 30%, better still over 40% and for larger compressor drive power even more than 50% of the compressor drive power as heat through the work space components ( 2 and 3 ) such as ( 5 ) is discharged.

Spindle compressor according to one of the preceding claims, characterized in that as a result of a thermodynamic simulation of the compression process, the determination of the cooling fluid flow direction in the cooling of the compressor housing ( 5 ) is effected in that the cooling fluid supply ( 15 ) either at the cooling fluid interface G2 (FIG. 14 ) or at the cooling fluid interface G1 ( 13 ) is connected.