DE112014004678T5

DE112014004678T5 - Abflussstutzen eines Schraubenkompressors

Info

Publication number: DE112014004678T5
Application number: DE112014004678.7T
Authority: DE
Inventors: Scott Michael Branch; Gordon Powell Jr.
Original assignee: Trane International Inc
Current assignee: Trane International Inc
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2034-10-11
Also published as: DE112014004678B4; WO2015054632A1; CN105593523A; GB201604580D0; US9945379B2; GB2533071B; GB2533071A; CN105593523B; US20160265529A1

Abstract

Es ist ein verbesserter Abflussstutzen eines Rotationsschraubenkompressors beschrieben. Ein Abflussstutzen eines Schraubenkompressors hat allgemein einen Verengungsabschnitt, der dazu beizutragen soll, einen Austritt von Arbeitsmedium zurück zu einer Ansaugseite des Kompressors zu verhindern. Der verbesserte Abflussstutzen ist so ausgelegt, dass er im Vergleich zu einem Verengungsabschnitt eines herkömmlichen Abflussstutzens einen Verengungsabschnitt mit einer reduzierten Größe hat, was im Vergleich zu einem herkömmlichen Abflussstutzen zu einer vergrößerten Öffnung des Abflussstutzens führt. Der verbesserte Abflussstutzen kann dazu beitragen, das verdichtete Arbeitsmedium schneller als ein herkömmlicher Abflussstutzen auszuleiten, wodurch eine Überverdichtung des Arbeitsmediums reduziert und/oder vermieden wird. Der Wirkungsgradgewinn aufgrund der Vergrößerung der Öffnung kann höher sein als der Wirkungsgradverlust aufgrund des Austritts des Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite, was zu einem Nettowirkungsgradgewinn des Kompressors führt.

Description

Gebiet
Die hiesige Offenbarung bezieht sich auf einen Kompressor des Rotationstyps, wie etwa einen Rotationsschraubenkompressor, der sich zum Beispiel in einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(„HVAC“)-System verwenden lässt. Im Spezielleren bezieht sich die Offenbarung auf einen Abflussstutzenaufbau eines Rotationsschraubenkompressors, der dazu beitragen kann, den Wirkungsgrad des Rotationsschraubenkompressors zu steigern.
Hintergrund
Ein Schraubenkompressor ist eine Art Verdrängungskompressor, der sich dazu verwenden lässt, verschiedene Arbeitsmedien, wie etwa zum Beispiel Kältemitteldampf, zu verdichten. Der Schaubenkompressor enthält typischerweise einen oder mehrere Rotor/en. Während des Betriebs kann das Arbeitsmedium (z.B. Kältemitteldampf) zum Beispiel in einer zwischen den Rotoren gebildeten Tasche verdichtet werden, und das verdichtete Arbeitsmedium kann dann aus einem Abflussstutzen an einem axialen Ende der Rotoren ausgeleitet werden.
Zusammenfassung
Es wird ein verbesserter Abflussstutzen eines Rotationsschraubenkompressors beschrieben. Ein Abflussstutzen eines Schraubenkompressors ist im Allgemeinen dazu ausgelegt, das Ausleiten eines verdichteten Arbeitsmediums (z.B. verdichteten Kältemitteldampf) zuzulassen und dabei einen Austritt des verdichteten Arbeitsmediums zurück zu einer Ansaugseite des Kompressors zu reduzieren. Zum Beispiel kann ein Lagergehäuse des Kompressors, das im Allgemeinen dazu ausgelegt ist, ein axiales Ende der Kompressorrotoren abzudecken, eine Öffnung haben, die dazu beiträgt, einen Abflussstutzen zu bilden, um den Abfluss des verdichteten Arbeitsmediums zuzulassen. Die Öffnung des Abflussstutzens kann auch durch einen Verengungsabschnitt (z.B. einen zungenartigen Abschnitt zum Abdecken eines durch Rotoren des Kompressors gebildeten Austrittsbereichs) des Lagergehäuses geformt und/oder größenmäßig festgelegt sein, der dazu beitragen kann, einen Austritt des Arbeitsmediums zurück zu einer Ansaugseite des Kompressors wie etwa zum Beispiel durch den Austrittsbereich zwischen den Rotoren des Schraubenkompressors zu verhindern. Generell kann sich die Größe der Öffnung auf eine Geschwindigkeit des Abflusses des verdichteten Arbeitsmediums durch die Öffnung des Abflussstutzens auswirken. Es kann eine Überverdichtung stattfinden, wenn das verdichtete Arbeitsmedium nicht schnell genug durch die Öffnung ausgeleitet wird, was den Wirkungsgrad des Kompressors senken kann. Eine Überverdichtung kann zum Beispiel stattfinden, wenn Geschwindigkeiten der Spitzen der Rotoren relativ hoch sind (z.B. um oder bei 30 m/s liegen).
Der verbesserte Abflussstutzen kann generell dazu ausgelegt sein, einen Verengungsabschnitt mit einer im Vergleich zu einem herkömmlichen Abflussstutzen reduzierten Größe zu haben, was zu einer im Vergleich zu einem herkömmlichen Abflussstutzen vergrößerten Größe der Öffnung führt. Der verbesserte Abflussstutzen kann dazu beitragen, das verdichtete Arbeitsmedium schneller auszuleiten als ein herkömmlicher Abflussstutzen, wodurch eine unerwünschte Überverdichtung des Arbeitsmediums reduziert und/oder vermieden wird.
In einigen Ausführungsformen kann ein Schraubenkompressor mit dem verbesserten Abflussstutzen einen ersten Rotor mit einem Nocken bzw. Flügel, der eine Spitze und einen Fuß hat, und einen zweiten Rotor mit einer Nut haben, die ein Oberteil und ein Unterteil hat. Der Nocken kann von der Nut aufgenommen werden. Der Schraubenkompressor kann auch einen Abflussstutzen haben, der sich zwischen dem ersten und zweiten Rotor ungefähr dort befindet, wo sich der Nocken während des Betriebs auf die Nut zu bewegt.
Der Abflussstutzen kann einen ersten offenen Bereich und einen zweiten offenen Bereich haben. Der erste offene Bereich kann einen ersten distalen Rand und einen ersten proximalen Rand haben, die den ersten offenen Bereich definieren. Der erste distale Rand kann dazu ausgelegt sein, während des Betriebs einem Teil einer Bahn der Spitze des Nockens zu folgen, und der erste proximale Rand kann dazu ausgelegt sein, einem Teil einer Bahn des Fußes des Nockens zu folgen.
Der zweite offene Bereich kann einen zweiten distalen Rand und einen zweiten proximalen Rand haben, die den offenen Bereich definieren. Der zweite distale Rand kann dazu ausgelegt sein, während des Betriebs einem Teil einer Bahn des Oberteils der Nut zu folgen, und der zweite proximale Rand ist dazu ausgelegt, während des Betriebs einem Teil einer Bahn des Unterteils des Fußes zu folgen. Der Abflussstutzen hat einen Verengungsabschnitt, der sich zwischen dem ersten offenen Bereich und dem zweiten offenen Bereich ungefähr dort befindet, wo sich der Nocken im Betrieb auf die Nut zu bewegt, und der Verengungsabschnitt kann sich entfernt von dort befinden, wo sich der Nocken und die Nut während eines Ausleitzyklus zu Anfang berühren.
In einigen Ausführungsformen kann der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt sein, einen durch den Nocken und die Nut gebildeten Austrittsbereich in weniger als dem gesamten Ausleitzyklus abzudecken.
In einigen Ausführungsformen kann der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt sein, einen durch den Nocken und die Nut gebildeten Austrittsbereich in weniger als 80% des gesamten Ausleitzyklus abzudecken.
In einigen Ausführungsformen kann der Verengungsabschnitt eine erste Randkontur, eine zweite Randkontur und eine Verbindungsrandkontur haben, und die erste Randkontur und die zweite Randkontur sind durch die Verbindungsrandkontur verbunden. In einigen Ausführungsformen kann sich die Verbindungsrandkontur entfernt von dort befinden, wo sich der Nocken und die Nut während des Ausleitzyklus zu Anfang berühren.
In einigen Ausführungsformen vergrößert der verbesserte Abflussstutzen einen Bereich zum Ausleiten des verdichteten Arbeitsmediums durch den Abflussstutzen, der dazu beitragen kann, eine Überverdichtung zu reduzieren und/oder zu vermeiden, während er einen gewissen Austritt von Arbeitsmedium zurück zur Ansaugseite zulässt. Wenn der Wirkungsgradverlust aufgrund des Austritts von Arbeitsmedium zurück zur Ansaugseite relativ gering ist (zum Beispiel, als die Austrittsdurchflussrate ca. 0,025% des vollen Kompressordurchflusses betrug), kann der Wirkungsgradgewinn aufgrund der vergrößerten Größe des Abflussstutzens größer sein als der Wirkungsgradverlust aufgrund des Austritts, was zu einem Nettowirkungsgradgewinn des Kompressors während des Betriebs führt.
Andere Merkmale und Aspekte der Ausführungsformen werden durch Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nun wird Bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen gleiche Bezugszahlen durchgehend entsprechende Teile bezeichnen.
1 stellt eine Teilschnittansicht eines Schraubenkompressors dar, mit dem die wie hier offenbarten Ausführungsformen in die Praxis umgesetzt werden können.
2 stellt eine Lagergehäuseplatte mit einem Abflussstutzen dar, der sich in einem Schraubenkompressor verwenden lässt.
Die 3B bis 3C stellen einen Abflussstutzen eines herkömmlichen Konzepts dar. 3A ist eine Endansicht eines Schraubenkompressors mit zwei Rotoren und dem Abflussstutzen bei gerade beginnendem Ausleitzyklus. 3B ist eine vergrößerte Teilendansicht des Schaubenkompressors ungefähr in der Mitte des Ausleitzyklus. 3C stellt eine perspektivische Teilunteransicht eines Lagergehäuses dar, das den Abflussstutzen aufweist.
Die 4A bis 4C stellen einen wie hier beschriebenen verbesserten Abflussstutzen nach einer Ausführungsform dar. 4A ist eine Endansicht eines Schraubenkompressors mit zwei Rotoren und dem verbesserten Abflussstutzen bei gerade beginnendem Ausleitzyklus. 4B ist eine vergrößerte Teilendansicht des Schaubenkompressors, wenn ein Austrittsbereich zwischen den Rotoren möglicherweise einen wesentlichen Arbeitsmediumaustritt zurück zu Ansaugseite verursacht und mit einem Verengungsabschnitt abgedeckt werden muss. 4C ist eine perspektivische Teilunteransicht eines Lagergehäuses, das den verbesserten Abflussstutzen aufweist.
Die 5A und 5B stellen beispielhafte Vergleiche zwischen einem herkömmlichen Abflussstutzen und einem wie hier beschriebenen verbesserten Abflussstutzen nach einer Ausführungsform dar. 5A stellt einen Vergleich der Geometrie eines herkömmlichen Abflussstutzens und der Geometrie eines wie hier beschriebenen verbesserten Abflussstutzens dar. 5B stellt einen Vergleich einer grafischen Druck-/Volumendarstellung eines Arbeitsmediums in einem Schraubenkompressor mit dem herkömmlichen Abflussstutzen und einem Schraubenkompressor mit dem verbesserten Abflussstutzen dar.
Ausführliche Beschreibung
Ein Rotationsschraubenkompressor enthält typischerweise einen oder mehrere Rotor/en. 1 stellt eine Ausführungsform eines Verdrängungsschraubenkompressors 100 mit einem ersten schneckenförmigen Rotor 110 und einem zweiten schneckenförmigen Rotor 120 dar. Der erste schneckenförmige Rotor 110 hat mehrere spiralförmige Nocken 112 (d.h. den eingreifenden Rotor), die von mehreren Spiralnuten 122 des zweiten schneckenförmigen Rotors 120 (d.h. dem aufnehmenden Rotor) aufgenommen werden können.
Der erste und zweite schneckenförmige Rotor 110 und 120 sind in einem Rotorgehäuse 150 untergebracht. Während des Betriebs drehen sich der erste und zweite schneckenförmige Rotor 110 und 120. In Bezug auf eine axiale Richtung, die durch eine Achse A des ersten schneckenförmigen Rotors 110 definiert ist, hat der Schraubenkompressor 100 eine Einlassöffnung 132 und eine Auslassöffnung 134. Der sich drehende erste und zweite schneckenförmige Rotor 110 und 120 können ein Arbeitsmedium (z.B. Kältemitteldampf) an der Einlassöffnung 132 aufnehmen. Das Arbeitsmedium kann zwischen den Nocken 112 und den Nuten 122 in der Tasche verdichtet und an der Auslassöffnung 134 ausgeleitet werden.
Das Rotorgehäuse 150 für die schneckenförmigen Rotoren 110 und 112 ist durch ein Lagergehäuse 140 an einem axialen Ende des Rotorgehäuses 150 abgedeckt. Das Lagergehäuse 140 hat eine Endplatte 145, die nahe der Auslassöffnung 134 angeordnet ist. Die Endplatte 145 kann eine Öffnung (in 1 nicht gezeigt, aber siehe beispielsweise die Öffnung 230 des Abflussstutzens 231 in 2) haben, die dazu beiträgt, einen Abflussstutzen zu bilden, der es ermöglichen kann, das verdichtete Arbeitsmedium aus dem Rotorgehäuse 150 zum Lagergehäuse 140 auszuleiten.
Die Öffnung des Abflussstutzens an der Endplatte 145 kann so gestaltet sein, dass sie eine spezifische Form und/oder Größe hat. 2 stellt eine beispielhafte Öffnung 230 eines axialen Abflussstutzens 231 dar. Der Begriff „axialer Abflussstutzen“ bedeutet allgemein, dass sich der Abflussstutzen typischerweise an einem axialen Ende der Rotoren befindet (z.B. Enden des ersten und zweiten schneckenförmigen Rotors 110 und 120 in der durch die Achse A definierten axialen Richtung) und dazu ausgelegt ist, das verdichtete Arbeitmedium durch die Öffnung 230 des Abflussstutzens 231 hindurch freizusetzen.
In der dargestellten Ausführungsform kann die Öffnung 230 von einer Endplatte 200 umschlossen sein. Es ist davon auszugehen, dass die Endplatte 200 abnehmbar oder nicht abnehmbar ausgelegt sein kann. Die Endplatte 200 kann sich am axialen Ende eines Rotorgehäuses (z.B. des Rotorgehäuses 150 des Schaubenkompressors 100) dicht bei den Rotoren (z.B. dem ersten und zweiten schneckenförmigen Rotor 110 und 120) befinden, so dass das verdichtete Arbeitsmedium allgemein durch die Öffnung 230 des Abflussstutzens 231 ausgeleitet werden kann.
Die 3A bis 3C beschreiben eine Öffnung 330 eines axialen Abflussstutzens 329 einer herkömmlichen Gestaltung. Generell ist die Öffnung 330 in einem Kompressor angeordnet und so geformt und/oder größenmäßig festgelegt, dass verdichtetes Arbeitsmedium allgemein durch die Öffnung 330 des Abflussstutzens 329 ausgeleitet werden kann, nachdem dieses zwischen einem ersten Rotor 310 und einem zweiten Rotor 320 des Kompressors verdichtet wurde.
Der erste Rotor 310 hat mehrere Nocken 312, die sich um eine erste Achse A3 drehen können, und der zweite Rotor 320 hat mehrere Nuten 322, die sich um eine zweite Achse B3 drehen können.
In der dargestellten Ausführungsform der 3A bis 3C dreht sich während des Betriebs in der wie in 3A und 3B gezeigten Ausrichtung der erste Rotor 310 im Uhrzeigersinn, während sich der zweite Rotor 320 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Wenn der Nocken 312 des ersten Rotors 312 von der Nut 322 des zweiten Rotors 320 aufgenommen ist, können die Konturen des Nockens 312 und der Nut 322 eine Tasche 340 bilden.
Das Arbeitsmedium kann zwischen den Nocken 312 und den Nuten 322 verdichtet und durch die Öffnung 330 ausgeleitet werden. Das Verdichten des Arbeitsmediums durch die Nocken 312 und die Nuten 322 und das Ausleiten des verdichteten Arbeitsmediums definieren allgemein einen Ausleitzyklus.
Die Öffnung 330 befindet sich allgemein dort, wo sich der Nocken 312 und die Nut 322 aufeinander zu drehen. Die Öffnung 330 hat allgemein einen ersten offenen Bereich 331 und einen zweiten offenen Bereich 332. Der erste offene Bereich 331 ist durch einen distalen Rand 331a und einen proximalen Rand 331b definiert. Der zweite offene Bereich 332 ist durch einen distalen Rand 332a und einen proximalen Rand 332b definiert. Die Begriffe „distal“ und „proximal“ beziehen sich auf die erste oder die zweite Achse A3, B3. Der distale Rand 331a des ersten offenen Bereichs 331 ist in Bezug auf die erste Achse A3 weiter weg als der proximale Rand 331b. Der distale Rand 332a des zweiten offenen Bereichs 332 ist in Bezug auf die zweite Achse B3 weiter weg als der proximale Rand 332b.
Der Nocken 312 hat eine Spitze 312a, die sich allgemein an einer Stelle befindet, die von der Achse A3 am Nocken 312 am weitesten weg ist. Der distale Rand 331a des ersten offenen Bereichs 331 hat eine Form, die allgemein einem Teil einer Bahn der Spitze 312a ähnelt, wenn sich der erste Rotor 310 dorthin dreht, wo der Nocken 312 und die Nut 322 aufeinandertreffen. Der Nocken 312 hat einen Fuß 312b. Der Fuß 312b ist allgemein eine Stelle, die den kürzesten Abstand von der Achse A3 zum Nocken 312 hat. Der proximale Rand 331b des ersten offenen Bereichs 331 hat eine Form, die allgemein einem Teil einer Bahn des Fußes 312b ähnelt, wenn sich der erste Rotor 310 dorthin dreht, wo der Nocken 312 und die Nut 322 aufeinandertreffen.
Die Nut 322 hat ein Oberteil 322a, bei dem es sich allgemein um eine Stelle handelt, die den weitesten Abstand von der Achse B3 an der Nut 322 hat. Der distale Rand 332a des zweiten offenen Bereichs 332 hat eine Form, die allgemein einem Teil einer Bahn des Oberteils 322a ähnelt, wenn sich der zweite Rotor 320 dorthin dreht, wo der Nocken 312 und die Nut 322 aufeinandertreffen. Die Nut 322 hat ein Unterteil 322b, bei dem es sich allgemein um die Stelle handelt, die den kürzesten Abstand von der Achse B3 an der Nut 322 hat. Der proximale Rand 332b des zweiten offenen Bereichs 332 hat eine Form, die allgemein einem Teil einer Bahn des Unterteils 322b ähnelt, wenn sich der zweite Rotor 320 dorthin dreht, wo der Nocken 312 und die Nut 322 aufeinandertreffen.
Während des Betriebs treffen der distale Rand 331a des ersten offenen Bereichs 331 und der distale Rand 332a des zweiten offenen Bereichs 332 an einem Schnittpunkt 335 aufeinander. Die Öffnung 330 ist darüber hinaus durch einen Verengungsabschnitt 350 geformt und/oder größenmäßig festgelegt, der sich zum Schnittpunkt 335 erstreckt. Der Verengungsabschnitt 350 befindet sich allgemein zwischen dem proximalen Rand 331b des ersten offenen Bereichs 331 und dem proximalen Rand 332b des zweiten offenen Bereichs 332.
Der Verengungsabschnitt 350 hat einen Scheitel 350a, bei dem es sich allgemein um eine Stelle des Verengungsabschnitts 350 handelt, der den kürzesten Abstand vom Schnittpunkt 335 hat. Mit Bezug auf 3A erstreckt sich der Scheitel 350a allgemein dorthin, wo sich ein hinteres Ende 340a der Tasche 340 befindet, wenn die Tasche während des Betriebs zu Anfang durch die Konturen des Nockens 312 und der Nut 322 gebildet wird. In der dargestellten Ausführungsform ist das hintere Ende 340a dort, wo die Tasche 340 im Gegenuhrzeigersinn in Bezug auf die erste Achse A3 endet.
Der Verengungsabschnitt 350 hat eine erste Randkontur 351 und eine zweite Randkontur 352, die sich vom Scheitel 350a des Verengungsabschnitts 350 in einer Richtung vom Schnittpunkt 335 weg erstrecken.
Mit Bezug auf die 3A und 3B wird die zweite Randkontur 352 weiter definiert. Während des Betriebs kann ein Austrittsbereich 360 durch die Konturen des Nockens 312 und der Nut 322 gebildet werden, welcher der Tasche 340 nachfolgt. Der Austrittsbereich 360 kann zum Beispiel aufgrund einer Konturgestaltung des Nockens 312 und der Nut 322 gebildet werden. In der dargestellten Ausführungsform folgt der Austrittsbereich 360 allgemein der Tasche 340 im Gegenuhrzeigersinn in Bezug auf die erste Achse A3 nach. Das hintere Ende 340a der Tasche 340 befindet sich dort, wo sich ein vorderes Ende 360a des Austrittsbereichs 360 befindet. Im Allgemeinen kreuzt die erste Randkontur 351 während eines Ausleitzyklus allgemein kontinuierlich das vordere Ende 360a des Austrittsbereichs 360.
Ein hinteres Ende 360b des Austrittsbereichs 360 befindet sich allgemein dort, wo der Austrittsbereich 360 während des Betriebs in Bezug auf die erste Achse A3, wie dargestellt, im Gegenuhrzeigersinn endet. Die zweite Randkontur 352 kreuzt das hintere Ende 360b des Austrittsbereichs 360 im Ausleitzyklus allgemein kontinuierlich.
Das vordere Ende 360a und das hintere Ende 360b des Austrittsbereichs 360 verschwinden, wenn der Nocken 312 während des Betriebs die Nut 322 verlässt. Im Allgemeinen kreuzt in der herkömmlichen Gestaltung die erste Randkontur 351 das vordere Ende 360a und die zweite Randkontur 352 kreuzt das hintere Ende 360b kontinuierlich während des Ausleitzyklus ab dem Punkt, an dem sich das vordere Ende 360a oder das hintere Ende 360b zu Anfang bildet (wie in 3A dargestellt), bis zu dem Punkt, an dem das vordere Ende 360a oder das hintere Ende 360b während des Betriebs jeweils schließlich verschwindet.
Während des Betriebs kann das Arbeitsmedium zwischen dem Nocken 312 und der Nut 322 verdichtet werden. Das Arbeitsmedium kann verdichtet werden, weil sich der Nocken 312 und die Nut 322 aufeinander zu bewegen. Wenn sich die Tasche 340 zu Anfang durch den Eingriff zwischen dem Nocken 310 und der Nut 320 bildet, kann das Arbeitsmedium in der Tasche 340 eingeschlossen werden. (Siehe 3A). Wenn sich der Nocken 310 und die Nut 320 aufeinander zu bewegen, kann eine Größe der Tasche 340 kleiner werden. Das verdichtete Arbeitsmedium kann aus der Öffnung 330 des Abflussstutzens 329 als das zwischen dem Nocken 312 und der Nut 322 verdichtete Arbeitsmedium ausgeleitet werden. Das Verdichten des Arbeitsmediums endet, wenn sich der Nocken 310 und die Nut 320 voneinander weg drehen und sich die Tasche 340 öffnet.
Ein Teil des verdichteten Arbeitsmediums tritt möglicherweise, wenn das Arbeitsmedium zwischen dem Nocken 310 und der Nut 320 verdichtet wird, zu einer Ansaugseite des Kompressors durch den Austrittsbereich 360 aus, welcher der Tasche 340 während des Ausleitzyklus nachfolgt, was einen Verdichtungs- und/oder Wirkungsgradverlust verursacht.
Bei der wie in den 3A bis 3C offenbarten Öffnung 330 des herkömmlichen Abflussstutzens 231 kreuzen die erste Randkontur 351 und die zweite Randkontur 352 des Verengungsabschnitts 350 allgemein kontinuierlich das vordere Ende 360a bzw. das hintere Ende 360b des Austrittsbereichs 360 während des gesamten Ausleitzyklus (d.h. ab dem Punkt, an dem sich die Tasche 340 zu Anfang bildet, bis zu dem Punkt, an dem die Tasche 340 offen ist). Der Verengungsabschnitt 350 ist dazu ausgelegt, den Austrittsbereich 360 unmittelbar danach abzudecken, wenn der Austrittsbereich 360 zu Anfang durch den Eingriff des Nockens 312 und der Nut 322 gebildet wurde. Der Verengungsabschnitt 350 ist typischerweise dazu ausgelegt, den Austrittsbereich 360 durchgehend während des gesamten Ausleitzyklus bis dann abzudecken, wenn der Austrittsbereich 360 schließlich verschwindet. Den Austrittsbereich 360 während des Ausleitzyklus abzudecken, kann allgemein dazu beitragen, den Arbeitsmediumaustritt zur Ansaugseite durch den Austrittsbereichs 360 zu reduzieren und/oder zu vermeiden, und kann deshalb typischerweise den Verdichtungswirkungsgrad steigern.
Mit Bezug auf 3C ist eine perspektivische Teilansicht eines Lagergehäuses 370 dargestellt. Das Lagergehäuse 370 weist eine Endplatte 380 auf, welche die Öffnung 330 des Abflussstutzens 329 umschließt. Der Verengungsabschnitt 350 trägt dazu bei, die Öffnung 330 zu formen und ihre Größe zu bestimmen. Die Öffnung 330 trägt dazu bei, den Abflussstutzen 329 zu bilden. Die Öffnung 330 ermöglicht es, das verdichtete Arbeitsmedium zum Lagergehäuse 370 hin und gegebenenfalls aus dem Kompressor aus einem Auslass 374 heraus zu leiten. Das Lagergehäuse 370 kann dazu ausgelegt sein, ein Rotorgehäuse (z.B. das wie in 1 dargestellte Rotorgehäuse 150) des Kompressors abzudecken.
In manchen Situationen, insbesondere wenn Spitzengeschwindigkeiten der Spitze 312a des Nockens 312 und/oder des Oberteils 322a der Nut 322 relativ hoch sind (wie etwa über, bei oder um 30 m/s liegen), wird das Arbeitsmedium in der Tasche 340 möglicherweise überverdichtet, was eine Vergeudung kinetischer Energie des Kompressors verursachen kann. Es kann eine gewisse Überverdichtung des Arbeitsmediums aufgrund dessen vorliegen, dass das verdichtete Arbeitsmedium nicht schnell genug durch die Öffnung 330 ausgeleitet wird, wie etwa beispielsweise, wenn die Spitzengeschwindigkeiten der Spitze 312a des Nockens 312 und/oder des Oberteils 322a der Nut 322 relativ hoch sind. Ein derartiges Vorkommnis kann bewirken, dass sich das verdichtete Arbeitsmedium an der Öffnung 330 ansammelt. Die relativ hohen Spitzengeschwindigkeiten der Spitze 312a des Nockens 312 und des Oberteils 322a der Nut 322 können zum Beispiel dann vorkommen, wenn die Umdrehungen pro Minute (RPM) des ersten und/oder zweiten Rotors 310, 320 relativ hoch sind und/oder, wenn die Größen des ersten und/oder zweiten Rotors 310, 320 relativ groß sind.
Es ist davon auszugehen, dass die Geometrie der Öffnung 330, die durch die Geometrie des Verengungsabschnitts 350 geformt und/oder größenmäßig festgelegt ist, möglicherweise durch die Geometrien des Nockens 312 und der Nut 322 beeinflusst ist. Die Darstellungen in den 3A bis 3C sind beispielhaft.
Die 4A bis 4C stellen eine Öffnung 430 eines verbesserten Abflussstutzens 429 nach einer wie hier beschriebenen Ausführungsform dar. Die Öffnung 430 kann dazu beitragen, das verdichtete Arbeitsmedium im Vergleich zu einem wie beispielsweise in 3A und 3B dargestellten Abflussstutzen (z.B. der Öffnung 330) schneller auszuleiten, was dazu beitragen kann, eine unerwünschte Überverdichtung des verdichteten Arbeitsmediums zu reduzieren und/oder zu vermeiden.
Ähnlich einem herkömmlichen Abflussstutzen, wie er zum Beispiel in 3A und 3B dargestellt ist, hat die Öffnung 430 des verbesserten Abflussstutzens 429 einen ersten offenen Bereich 431 und einen zweiten offenen Bereich 432. Ein distaler Rand 431a des ersten offenen Bereichs 431 hat eine Form, die allgemein einem Teil einer Bahn eines Scheitels 412a eines Nockens 412 eines ersten Rotors 410 während des Betriebs ähnelt. Ein distaler Rand 432a des zweiten offenen Bereichs 432 hat eine Form, die allgemein einem Teil einer Bahn eines Scheitels 422a einer Nut 422 eines zweiten Rotors 420 während des Betriebs ähnelt. Die distalen Randkonturen 431a und 432a kreuzen einander an einem Schnittpunkt 435.
Ein proximaler Rand 431b des ersten offenen Bereichs 431 hat eine Form, die allgemein einem Teil einer Bahn eines Fußes 412b des Nockens 412 während des Betriebs ähnelt. Ein proximaler Rand 432b des zweiten offenen Bereichs 432 hat eine Form, die allgemein einem Teil einer Bahn eines Unterteils 422b der Nut 422 während des Betriebs ähnelt.
Die Öffnung 430 ist darüber hinaus durch einen Verengungsabschnitt 450 geformt und/oder größenmäßig festgelegt, der eine Verbindungsrandkontur 480, eine erste Randkontur 451 und eine zweite Randkontur 452 hat. Die erste Randkontur 451, die zweite Randkontur 452 und die Verbindungsrandkontur 480 tragen dazu bei, den Verengungsabschnitt 450 zu definieren. Der Verengungsabschnitt 450 befindet sich allgemein zwischen dem proximalen Rand 431b des ersten offenen Bereichs 431 und dem proximalen Rand 432b des zweiten offenen Bereichs 432. Die Verbindungsrandkontur 480 ist ein Abschnitt des Verengungsabschnitts 450, der die erste Randkontur 451 und die zweite Randkontur 452 verbindet.
Während des Betriebs greift der Nocken 412 in die Nut 422 ein, um eine Tasche 440 zu bilden. Die Verbindungsrandkontur 451 des Verengungsabschnitts 450 ist dazu ausgelegt, sich weg von dort zu befinden, wo sich ein hinteres Ende 440a der Tasche 440 befindet, wenn die Tasche 440 zu Anfang gebildet wird. Wenn die Tasche 440 zu Anfang gebildet wird, ist der Verengungsabschnitt 450 allgemein dazu ausgelegt, einen Austrittsbereich 460, welcher der Tasche 440 nachfolgt, nicht abzudecken. (Siehe 4A).
Wegen beispielsweise der Gestaltung von Konturen des Nockens 412 und der Nut 422, kann der Austrittsbereich 460, welcher der Tasche 440 nachfolgt, durch den Nocken 412 und die Nut 422 gebildet werden. Der Verengungsabschnitt 450 ist dazu ausgelegt, sich entfernt vom Austrittsbereich 460 zu befinden, wenn der Austrittsbereich 460 während des Ausleitzyklus zu Anfang gebildet wird. (Siege 4A). Im Ergebnis ist der Verengungsabschnitt 450 dazu ausgelegt, den Austrittsbereich 460 nicht abzudecken, wenn der Austrittsbereich 460 zu Anfang gebildet wird, und deshalb ist der Verengungsabschnitt 450 allgemein kleiner als ein Verengungsabschnitt eines herkömmlichen Abflussstutzens (d.h. der Verengungsabschnitt 350 und die Öffnung 330 in 3A und 3B). Dies ermöglicht es, dass die Öffnung 430 im Vergleich zu einem herkömmlichen Abflussstutzen vergrößert ist.
Der Austrittsbereich 460 wird allgemein größer, wenn sich der erste und zweite Rotor 410 und 420 ab dort weiterdrehen, wo der Austrittsbereich 460 zu Anfang gebildet ist. (Vergleiche zum Beispiel 4A und 4B). Im Allgemeinen kann, je größer der Austrittsbereich 460 ist, desto mehr Arbeitsmedium durch den Austrittsbereich 460 zur Ansaugseite austreten. Ein Austreten von Arbeitsmedium zur Ansaugseite kann den Wirkungsgrad der Verdichtung des Arbeitsmediums durch den ersten und zweiten Rotor 410 und 420 senken. Wenn die Verdichtung des Arbeitsmediums, zum Beispiel um das Ende des Ausleitzyklus herum, relativ hoch ist, kann auch das Austreten von Arbeitsmedium zur Ansaugseite relativ hoch sein.
Wenn der Austrittsbereich 460 zu Anfang gebildet wird, ist der Austrittsbereich 460 relativ klein, wie in 4A gezeigt ist. Allgemein ausgedrückt ist das Arbeitsmedium, das durch den Austrittsbereich 460 zur Ansaugseite zurück austritt, relativ gering und bewirkt im Allgemeinen keinen signifikanten Wirkungsgradverlust des Kompressors. Wenn das durch den Austrittsbereich 460 zurück zur Ansaugseite austretende Arbeitsmedium keinen signifikanten Wirkungsgradverlust des Kompressors bewirkt, ist es möglicherweise nicht notwendig, den Austrittsbereich 460 mit dem Verengungsabschnitt 450 abzudecken. Im Ergebnis kann eine Größe des Verengungsabschnitts 450 reduziert werden, um eine Größe der Öffnung 430 im Vergleich zu einer herkömmlichen Gestaltung zu vergrößern oder zu maximieren, und kann ohne einen signifikanten Wirkungsgradverlust des Kompressors reduziert werden, wie etwa, indem potentiell ein geringe Austrittsmenge zugelassen wird. Eine relativ größere Öffnung 430 kann dazu beitragen, dass das verdichtete Arbeitsmedium schneller ausgeleitet wird, was dazu beitragen kann, eine unerwünschte Überverdichtung des Arbeitsmediums zu reduzieren und/oder zu vermeiden. Die Überverdichtung des Arbeitsmediums zu reduzieren kann zum Steigern des Kompressorwirkungsgrads beitragen, indem der auf die Überverdichtung zurückzuführende Verlust an kinetischer Energie reduziert wird. Die Wirkung, eine Überverdichtung des Arbeitsmediums zu reduzieren und/oder zu vermeiden, kann noch stärker sein, wenn die Spitzengeschwindigkeiten des ersten und/oder zweiten Rotors 410, 420 relativ hoch sind (z.B. bei, um die oder über 30 m/s liegen). In einigen Ausführungsformen kann der Wirkungsgrad, der aufgrund der Vergrößerung der Öffnung 430 gewonnen wird, größer als der Wirkungsgradverlust aufgrund des Austritts von Arbeitsmedium zurück zur Ansaugseite sein, der durch die reduzierte Größe des Verengungsabschnitts 450 bewirkt wird, was zu einem Nettowirkungsgradgewinn durch Vergrößern der Öffnung 430 führt. Im Ergebnis kann der Gesamtwirkungsgrad des Kompressors verbessert werden, indem die verbesserte Öffnung 430 verwendet wird.
Der Verengungsabschnitt 450 kann dazu ausgelegt sein, den Austrittsbereich 460 ab dann abzudecken, wenn der Austrittsbereich 460 groß genug wird, um zu bewirken, dass substantielles Arbeitsmedium durch den Austrittsbereich 460 zurück zur Ansaugseite austritt, was zu einem signifikanten Kompressorwirkungsgradverlust führt, wie in 4B gezeigt ist. Der Begriff „dass substantielles Arbeitsmedium durch den Austrittsbereich 460 zurück zur Ansaugseite austritt“ ist im Allgemeinen auf eine Situation bezogen, in der das zurück zur Ansaugseite austretende Arbeitsmedium mengenmäßig groß genug ist, um einen signifikanten Kompressorwirkungsgradverlust zu verursachen. Der Begriff „signifikanter Kompressorwirkungsgradverlust“ ist im Allgemeinen auf eine Situation bezogen, in welcher der Wirkungsgradverlust aufgrund der Reduktion der Größe des Verengungsabschnitts 450 größer ist als der Wirkungsgrad, der durch Vergrößern der Größe der Öffnung 430 gewonnen wird.
Wie in 4A und 4B dargestellt, hat der Verengungsabschnitt 450 eine erste Randkontur 451 und eine zweite Randkontur 452. Die erste Randkontur 451 kreuzt allgemein ein vorderes Ende 460a des Austrittsbereichs 460. Die zweite Randkontur 452 kreuzt allgemein ein hinteres Ende 460b des Austrittsbereichs 460. Im Unterschied zum herkömmlichen Abflussstutzen kreuzen die erste Randkontur 451 und die zweite Randkontur 452 das vordere und hintere Ende 460a, 460b des Austrittsbereichs 460 in einem Teil eines Ausleitzyklus.
Im Verengungsabschnitt 450 sind die erste Randkontur 451 und die zweite Randkontur 452 durch die Verbindungsrandkontur 480 verbunden. Bei der Verbindungsrandkontur 480 handelt es sich allgemein um den Abschnitt des Verengungsabschnitts 450, der sich im Verhältnis mehr zum Schnittpunkt 435 hin erstreckt. Die Verbindungsrandkontur 480 befindet sich von dort entfernt, wo der der Austrittsbereich 460 zu Anfang gebildet wird, wie in 4A dargestellt ist. Die Verbindungsrandkontur 480 ist so angeordnet und geformt, dass der Verengungsabschnitt 450 den Austrittsbereich 460 abdecken kann, wenn der Austrittsbereich 460 groß genug ist, um ein substantielles Austreten des Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite zu bewirken. Die Stelle und die Form der Verbindungsrandkontur 480 bestimmen im Allgemeinen, wann und wo damit begonnen werden kann, dass der Austrittsbereich 460 durch den Verengungsabschnitt 450 abgedeckt wird.
Die Verbindungsrandkontur 480 ist eine Struktur des Verengungsabschnitts 450, die Enden hat, die im Allgemeinen das vordere Ende 460a oder das hintere Ende 460b des Austrittsbereichs 460 während des gesamten Ausleitzyklus nicht kontinuierlich kreuzen.
Mit Bezug auf 4C ist eine perspektivische Teilansicht eines Lagergehäuses 470 mit der verbesserten Öffnung 430 dargestellt. Der Verengungsabschnitt 450 trägt dazu bei, die Öffnung 430 zu formen und ihre Größe festzulegen. Das Lagergehäuse 470 hat eine Endplatte 485, welche die Öffnung 430 des Abflussstutzens 429 umschließt. Die Öffnung 430 trägt dazu bei, den Abflussstutzen 429 zu bilden. Die Öffnung 430 ermöglicht es, das verdichtete Arbeitsmedium zum Lagergehäuse 470 hin und aus dem Kompressor aus einem Auslass 474 auszuleiten.
Im Allgemeinen können Rotoren eines Schraubenkompressors eine Tasche, um ein Arbeitsmedium zu verdichten, und einen hinteren Austrittsbereich aufgrund etwa beispielsweise einer Konturgeometriegestaltung der Rotoren bilden. Herkömmlicherweise wird der Austrittsbereich durch einen Verengungsabschnitt abgedeckt, um das Austreten des Arbeitsmediums zu reduzieren und/oder zu vermeiden.
Ein allgemeines Verfahren zum Aufbauen eines verbesserten Abflussstutzens eines Schraubenkompressors kann umfassen, einen Verengungsabschnitt (z.B. den Verengungsabschnitt 450) so anzuordnen und/oder zu formen, dass er entfernt von dort ist, wo sich ein Austrittsbereich (z.B. der Austrittsbereich 460) zu Anfang während eines Ausleitzyklus bildet, so dass der Verengungsabschnitt den Austrittsbereich 460 nicht während des gesamten Ausleitzyklus abdeckt. Indem der Verengungsabschnitt entfernt von dort angeordnet und/oder geformt wird, wo sich der Austrittsbereich zu Anfang während des Ausleitzyklus bildet, kann der Abflussstutzen (z.B. die Öffnung 430) im Vergleich zu einer herkömmlichen Gestaltung (z.B. der Öffnung 330) vergrößert sein, was das Ausleiten des verdichteten Arbeitsmediums erleichtert. Eine Größe des Austrittsbereichs kann sich während des Ausleitzyklus ändern. Das Verfahren zum Aufbauen des Abflussstutzens des Schraubenkompressors kann auch umfassen, den Verengungsabschnitt so anzuordnen und/oder zu formen, dass der Verengungsabschnitt den Austrittsbereich, wenn eine Größe des Austrittsbereichs einen substantiellen Arbeitsmediumaustritt zurück zur Ansaugseite bewirken kann, abdecken kann, um einen signifikanten Verdichtungswirkungsgradverlust zu vermeiden.
Der verbesserte Abflussstutzen vergrößert einen Bereich zum Ausleiten des verdichteten Arbeitsmediums durch den Abflussstutzen, was dazu beitragen kann, eine Überverdichtung zu reduzieren und/oder zu vermeiden, während ein gewisser Austritt von Arbeitsmedium zurück zur Ansaugseite zugelassen wird. Wenn der Wirkungsgradverlust aufgrund des Austritts von Arbeitsmedium zurück zu Ansaugseite relativ gering ist, kann der Wirkungsgradgewinn aufgrund der vergrößerten Größe des Abflussstutzens höher sein als der vom Austritt herrührende Wirkungsgradverlust, was zu einem Nettowirkungsgradgewinn des Kompressors während des Betriebs führt. Der verbesserte Abflussstutzen kann deshalb den Betriebswirkungsgrad des Kompressors steigern.
Die Stelle und/oder Form des Verengungsabschnitts kann beispielsweise durch eine Computersimulation und/oder einen Labortestlauf optimiert werden. Zum Beispiel kann eine Computersimulation dazu verwendet werden, den durch Vergrößern des Abflussstutzens gewonnenen Wirkungsgrad mit dem Wirkungsgradverlust durch das zurück zur Ansaugseite austretende Arbeitsmedium zu vergleichen. Der Verengungsabschnitt kann so geformt und angeordnet werden, dass der Unterschied zwischen dem Wirkungsgradgewinn und dem Wirkungsgradverlust am größten ist.
Die wie hier offenbarten Ausführungsformen sind allgemein auf einen Schraubenkompressor anwendbar, der so ausgelegt ist, dass er eine Öffnung zum Ausleiten verdichteten Arbeitsmediums hat, und die Öffnung durch einen Verengungsabschnitt geformt und/oder größenmäßig festgelegt werden kann, der dazu ausgelegt ist, einen Austrittsbereich abzudecken.
Beispielhafte Ausführungsform
5A und 5B stellen einen Vergleich zwischen einem Abflussstutzen 510 einer herkömmlichen Gestaltung und einem verbesserten Abflussstutzen 520 nach dieser Offenbarung dar. Der herkömmliche Abflussstutzen 510 wird durch einen herkömmlichen Verengungsabschnitt 551 geformt und der verbesserte Abflussstutzen 520 wird durch einen verbesserten Abflussstutzen 552 geformt.
5A stellt einen Vergleich zwischen einem Profil einer Öffnung 528 des herkömmlichen Abflussstutzens 510 (die in 5A durch Dreiecke dargestellt ist) und einer Öffnung 529 des verbesserten Abflussstutzens 520 dar (die in 5A durch Quadrate dargestellt ist). Der herkömmliche Abflussstutzen 510 hat eine zungenartige Struktur, und der verbesserte Abflussstutzen ähnelt einer zungenartigen Struktur, wobei der Spitzenabschnitt der zungenartigen Struktur gekappt ist.
Wie dargestellt, hat die Öffnung 528 des herkömmlichen Abflussstutzens 510 ein ähnliches Profil wie die Öffnung 529 des verbesserten Abflussstutzens 520, mit Ausnahme der Verengungsabschnitte 551 und 552. Der herkömmliche Verengungsabschnitt 551 ist allgemein größer als der verbesserte Verengungsabschnitt 552. Im Spezielleren hat der herkömmliche Verengungsabschnitt 551 einen Scheitel 561, der näher am Schnittpunkt 530 liegt als ein Scheitel 562 des verbesserten Verengungsabschnitts 552. Der Schnittpunkt 530 ist dort, wo sich ein erster distaler Rand 511 und ein zweiter distaler Rand 512 der Abflussstutzen 510 bzw. 520 kreuzen. Die Scheitel 561 und 562 sind als eine Stelle am Verengungsabschnitt 551 bzw. 552 definiert, die den kürzesten Abstand zum Schnittpunkt 530 haben.
Weil der herkömmliche Verengungsabschnitt 551 dazu ausgelegt ist, einen Austrittsbereich zwischen Rotoren abzudecken, wenn sich der Austrittsbereich zu Anfang während eines Ausleitzyklus und von der Größe her relativ klein bildet, ist der Scheitel 561 wie ein Punkt geformt. Im Vergleich ist der verbesserte Verengungsabschnitt 552 dazu ausgelegt, den Austrittsbereich nicht abzudecken, wenn der Austrittsbereich relativ klein ist und wahrscheinlich keinen signifikanten Kompressorwirkungsgradverlust während eines relativ frühen Abschnitts des Ausleitzyklus bewirkt, wobei der verbesserte Verengungsabschnitt 552 mit einer Verbindungsrandkontur 580 ausgelegt ist, die angeordnet und geformt ist, den Austrittsbereich abzudecken, wenn der Austrittsbereich möglicherweise groß genug ist, um einen signifikanten Kompressorwirkungsgradverlust zu bewirken.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem Scheitel 561 und dem Schnittpunkt 530 zum Beispiel der halbe Abstand zwischen dem Scheitel 562 und dem Schnittpunkt 530. Es ist davon auszugehen, dass dies beispielhaft ist und auch anderen Abstände geeignet und/oder gewünscht sein können.
Im Hinblick auf den verbesserten Verengungsabschnitt 552 ist die Verbindungsrandkontur 580 angeordnet und geformt, um einen Austrittsbereich (in 5A nicht gezeigt, aber siehe z.B. den Austrittsbereich 460 in 4B) abzudecken, wenn der Ausleitzyklus zu ca. 30% bis ca. 45% des gesamten Ausleitzyklus ab Beginn des Ausleitzyklus fortschreitet. Der verbesserte Verengungsabschnitt 552 ist dazu ausgelegt, den Austrittsbereich von ca. 30% bis ca. 45% des Ausleitzyklus bis zu einem Ende des Ausleitzyklus (d.h. 100% des Ausleitzyklus) abgedeckt zu halten.
5B ist eine grafische Druck-/Volumendarstellung eines Arbeitsmediums in einer Tasche im Schraubenkompressor. Wie durch eine Kurve 501 dargestellt ist, die im Kompressor mit dem herkömmlichen Abflussstutzen 510 gemessen wurde, zeigt das Arbeitsmedium eine Überverdichtung (einen Scheitel 501a der Kurve 501), wenn die Tasche ungefähr ein Mindestvolumen erreicht, wie in der Abbildung gezeigt ist. Wie durch eine Kurve 502 dargestellt ist, die im Kompressor mit dem verbesserten Abflussstutzen 520 gemessen wurde, ist die Arbeitsmediumüberverdichtung (bei einem Vergleich des Scheitels 501a und eines Scheitels 502a der Kurve 502) wesentlich reduziert, wenn die Tasche ungefähr das Mindestvolumen erreicht. Deshalb kann der Kompressor mit dem verbesserten Abflussstutzen 552 eine Überverdichtung, wenn die Tasche ungefähr das Mindestvolumen erreicht, reduzieren. In der in 5A und 5B dargestellten Ausführungsform liegt der durch Vergrößern des verbesserten Abflussstutzens 520 im Vergleich zum herkömmlichen Abflussstutzen 510 gewonnene Verdichtungswirkungsgrad um die oder bei 0,3%. Der Verdichtungswirkungsgradverlust aufgrund des reduzierten Verengungsabschnitts 552 liegt um die oder bei 0,025%. Der Gesamtverdichtungswirkungsgrad des Kompressors mit dem verbesserten Abflussstutzen 520 ist höher als derjenige des Kompressors mit dem herkömmlichen Abflussstutzen 510.
Aspekte
Aspekt 1. Schraubenkompressor, der Folgendes aufweist:
einen ersten Rotor mit einem Nocken, wobei der Nocken eine Spitze und einen Fuß hat;
einen zweiten Rotor mit einer Nut, wobei die Nut dazu ausgelegt ist, den Nocken des ersten Rotors während eines Ausleitzyklus aufzunehmen, wobei die Nut ein Oberteil und ein Unterteil hat; und
einen Abflussstutzen, der sich zwischen dem ersten und zweiten Rotor dort befindet, wo sich der Nocken während des Ausleitzyklus auf die Nut zu bewegt, wobei der Abflussstutzen eine Öffnung hat, die durch einen ersten offenen Bereich und einen zweiten offenen Bereich definiert ist;
wobei der erste offene Bereich einen ersten distalen Rand und einen ersten proximalen Rand hat, der erste distale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn der Spitze des Nockens zu folgen, der erste proximale Rand dazu ausgelegt ist während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Fußes des Nockens zu folgen,
der zweite offene Bereich einen zweiten distalen Rand und einen zweiten proximalen Rand hat, wobei der zweite distale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Oberteils der Nut zu folgen, der zweite proximale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Unterteils des Fußes zu folgen,
einen Verengungsabschnitt, der sich zwischen dem ersten offenen Bereich und dem zweiten offenen Bereich dort befindet, wo sich der Nocken während des Ausleitzyklus auf die Nut zu bewegt, und
der Verengungsabschnitt sich entfernt von dort befindet, wo sich der Nocken und die Nut während eines Ausleitzyklus zu Anfang berühren.
Aspekt 2. Schraubenkompressor nach Aspekt 1, wobei der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt ist, einen durch den Nocken und die Nut gebildeten Austrittsbereich in weniger als dem gesamten Ausleitzyklus abzudecken.
Aspekt 3. Schraubenkompressor nach den Aspekten 1 bis 2, wobei der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt ist, einen durch den Nocken und die Nut gebildeten Austrittsbereich in weniger als 80% des gesamten Ausleitzyklus abzudecken.
Aspekt 4. Schraubenkompressor nach den Aspekten 1 bis 3, wobei der Verengungsabschnitt eine erste Randkontur, eine zweite Randkontur und eine Verbindungsrandkontur hat, die erste Randkontur und die zweite Randkontur durch die Verbindungsrandkontur verbunden sind.
Aspekt 5. Schraubenkompressor nach Aspekt 4, wobei sich die Verbindungsrandkontur entfernt von dort befindet, wo sich der Nocken und die Nut während des Ausleitzyklus zu Anfang berühren.
Aspekt 6. Schraubenkompressor nach den Aspekten 1 bis 5, wobei der Verengungsabschnitt kleiner ist als ein Bereich, der durch ein vorderes Ende und ein hinteres Ende eines Austrittsbereichs definiert ist, der durch den Nocken und die Nut während des Ausleitzyklus gebildet wird.
Aspekt 7. Schraubenkompressor, der Folgendes aufweist:
einen ersten Rotor mit einem Nocken, wobei der Nocken eine Spitze und einen Fuß hat;
einen zweiten Rotor mit einer Nut, wobei die Nut dazu ausgelegt ist, den Nocken des ersten Rotors während eines Ausleitzyklus aufzunehmen, wobei die Nut ein Oberteil und ein Unterteil hat; und
einen Abflussstutzen, der sich zwischen dem ersten und zweiten Rotor dort befindet, wo sich der Nocken während des Ausleitzyklus auf die Nut zu bewegt, wobei der Abflussstutzen eine Öffnung hat, die durch einen ersten offenen Bereich und einen zweiten offenen Bereich definiert ist;
wobei der erste offene Bereich einen ersten distalen Rand und einen ersten proximalen Rand hat, der erste distale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn der Spitze des Nockens zu folgen, der erste proximale Rand dazu ausgelegt ist während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Fußes des Nockens zu folgen,
der zweite offene Bereich einen zweiten distalen Rand und einen zweiten proximalen Rand hat, wobei der zweite distale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Oberteils der Nut zu folgen, der zweite proximale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Unterteils des Fußes zu folgen,
ein Verengungsabschnitt sich zwischen dem ersten offenen Bereich und dem zweiten offenen Bereich dort befindet, wo sich der Nocken bei einer Verdichtung auf die Nut zu bewegt, und
der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt ist, einen durch den Nocken und die Nut gebildeten Austrittsbereich in weniger als dem gesamten Ausleitzyklus abzudecken.
Aspekt 8. Gehäuse eines Kompressors, das Folgendes aufweist:
eine Öffnung, wobei die Öffnung dazu ausgelegt ist, an einem axialen Ende von Rotoren des Kompressors angeordnet zu sein; und
einen Verengungsabschnitt, der dazu ausgelegt ist, die Öffnung zu formen, wobei der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt ist, einen durch mindestens einen Rotor des Schraubenkompressor gebildeten Austrittsbereich während eines Ausleitzyklus abzudecken;
wobei sich der Verengungsabschnitt entfernt von dort befindet, wo sich der Austrittsbereich während des Ausleitzyklus zu Anfang bildet.
Aspekt 9. Gehäuse eines Kompressors nach Aspekt 8, wobei der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt ist, den Austrittsbereich nicht während des gesamten Ausleitzyklus abzudecken.
Aspekt 10. Verfahren zum Ausleiten eines verdichteten Arbeitsmediums aus einem Kompressor, Folgendes umfassend:
Leiten eines verdichteten Arbeitsmediums durch eine Öffnung;
während eines Ausleitzyklus, Zulassen eines Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zu einer Ansaugseite des Kompressors, wenn ein Verdichtungswirkungsgradverlust aufgrund des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors geringer ist als ein Verdichtungswirkungsgradgewinn aufgrund des Zulassens des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors; und
während des Ausleitzyklus, Reduzieren des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors, wenn ein Verdichtungswirkungsgradverlust aufgrund des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors höher ist als ein Verdichtungswirkungsgradgewinn aufgrund des Zulassens des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors.
Aspekt 11. Verfahren nach Aspekt 10, darüber hinaus umfassend:
während des Ausleitzyklus, Reduzieren des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors, wenn ein Unterschied zwischen dem Verdichtungswirkungsgradverlust aufgrund des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors und dem Verdichtungswirkungsgradgewinn aufgrund des Zulassens des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors am größten ist.
Aspekt 12. Verfahren nach den Aspekten 10 bis 11, wobei das Reduzieren des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors umfasst, einen durch Rotoren des Kompressors gebildeten Austrittsbereich abzudecken.
Aspekt 13. Verfahren zum Ausleiten eines verdichteten Arbeitsmediums aus einem Kompressor, Folgendes umfassend:
Ausleiten eines verdichteten Arbeitsmediums durch eine Öffnung;
während eines Ausleitzyklus, Zulassen eines Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zu einer Ansaugseite des Kompressors, wenn das Zulassen des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zu einer Ansaugseite zu einem Nettowirkungsgradgewinn des Kompressors führt.
Im Hinblick auf die vorangegangene Beschreibung sollte klar sein, dass Änderungen im Einzelnen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die technische Beschreibung und die dargestellten Ausführungsformen sollen als nur beispielhaft erachtet werden, wobei ein wahrer Umfang und Aussagegehalt der Erfindung durch die weitgefasste Bedeutung der Ansprüche angegeben ist.

Claims

Schraubenkompressor, der Folgendes aufweist: einen ersten Rotor mit einem Nocken, wobei der Nocken eine Spitze und einen Fuß hat; einen zweiten Rotor mit einer Nut, wobei die Nut dazu ausgelegt ist, den Nocken des ersten Rotors während eines Ausleitzyklus aufzunehmen, wobei die Nut ein Oberteil und ein Unterteil hat; und einen Abflussstutzen, der sich zwischen dem ersten und zweiten Rotor dort befindet, wo sich der Nocken während des Ausleitzyklus auf die Nut zu bewegt, wobei der Abflussstutzen eine Öffnung hat, die durch einen ersten offenen Bereich und einen zweiten offenen Bereich definiert ist; wobei der erste offene Bereich einen ersten distalen Rand und einen ersten proximalen Rand hat, der erste distale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn der Spitze des Nockens zu folgen, der erste proximale Rand dazu ausgelegt ist während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Fußes des Nockens zu folgen, der zweite offene Bereich einen zweiten distalen Rand und einen zweiten proximalen Rand hat, wobei der zweite distale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Oberteils der Nut zu folgen, der zweite proximale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Unterteils des Fußes zu folgen, einen Verengungsabschnitt, der sich zwischen dem ersten offenen Bereich und dem zweiten offenen Bereich dort befindet, wo sich der Nocken während des Ausleitzyklus auf die Nut zu bewegt, und der Verengungsabschnitt sich entfernt von dort befindet, wo sich der Nocken und die Nut während eines Ausleitzyklus zu Anfang berühren.
Schraubenkompressor nach Anspruch 1, wobei der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt ist, einen durch den Nocken und die Nut gebildeten Austrittsbereich in weniger als dem gesamten Ausleitzyklus abzudecken.
Schraubenkompressor nach Anspruch 1, wobei der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt ist, einen durch den Nocken und die Nut gebildeten Austrittsbereich in weniger als 80% des gesamten Ausleitzyklus abzudecken.
Schraubenkompressor nach Anspruch 1, wobei der Verengungsabschnitt eine erste Randkontur, eine zweite Randkontur und eine Verbindungsrandkontur hat, die erste Randkontur und die zweite Randkontur durch die Verbindungsrandkontur verbunden sind.
Schraubenkompressor nach Anspruch 4, wobei sich die Verbindungsrandkontur entfernt von dort befindet, wo sich der Nocken und die Nut während des Ausleitzyklus zu Anfang berühren.
Schraubenkompressor nach Anspruch 1, wobei der Verengungsabschnitt kleiner ist als ein Bereich, der durch ein vorderes Ende und ein hinteres Ende eines Austrittsbereichs definiert ist, der durch den Nocken und die Nut während des Ausleitzyklus gebildet wird.
Schraubenkompressor, der Folgendes aufweist: einen ersten Rotor mit einem Nocken, wobei der Nocken eine Spitze und einen Fuß hat; einen zweiten Rotor mit einer Nut, wobei die Nut dazu ausgelegt ist, den Nocken des ersten Rotors während eines Ausleitzyklus aufzunehmen, wobei die Nut ein Oberteil und ein Unterteil hat; und einen Abflussstutzen, der sich zwischen dem ersten und zweiten Rotor dort befindet, wo sich der Nocken während des Ausleitzyklus auf die Nut zu bewegt, wobei der Abflussstutzen eine Öffnung hat, die durch einen ersten offenen Bereich und einen zweiten offenen Bereich definiert ist; wobei der erste offene Bereich einen ersten distalen Rand und einen ersten proximalen Rand hat, der erste distale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn der Spitze des Nockens zu folgen, der erste proximale Rand dazu ausgelegt ist während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Fußes des Nockens zu folgen, der zweite offene Bereich einen zweiten distalen Rand und einen zweiten proximalen Rand hat, wobei der zweite distale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Oberteils der Nut zu folgen, der zweite proximale Rand dazu ausgelegt ist, während des Ausleitzyklus einem Teil einer Bahn des Unterteils des Fußes zu folgen, ein Verengungsabschnitt sich zwischen dem ersten offenen Bereich und dem zweiten offenen Bereich dort befindet, wo sich der Nocken bei einer Verdichtung auf die Nut zu bewegt, und der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt ist, einen durch den Nocken und die Nut gebildeten Austrittsbereich in weniger als dem gesamten Ausleitzyklus abzudecken.
Verfahren zum Ausleiten eines verdichteten Arbeitsmediums aus einem Kompressor, Folgendes umfassend: Leiten eines verdichteten Arbeitsmediums durch eine Öffnung; während eines Ausleitzyklus, Zulassen eines Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zu einer Ansaugseite des Kompressors, wenn ein Verdichtungswirkungsgradverlust aufgrund des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors geringer ist als ein Verdichtungswirkungsgradgewinn aufgrund des Zulassens des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors; und während des Ausleitzyklus, Reduzieren des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors, wenn ein Verdichtungswirkungsgradverlust aufgrund des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors höher ist als ein Verdichtungswirkungsgradgewinn aufgrund des Zulassens des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Reduzieren des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zur Ansaugseite des Kompressors umfasst, einen durch Rotoren des Kompressors gebildeten Austrittsbereich abzudecken.
Verfahren zum Ausleiten eines verdichteten Arbeitsmediums aus einem Kompressor, Folgendes umfassend: Ausleiten eines verdichteten Arbeitsmediums durch eine Öffnung; während eines Ausleitzyklus, Zulassen eines Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zu einer Ansaugseite des Kompressors, wenn das Zulassen des Austritts des verdichteten Arbeitsmediums zurück zu einer Ansaugseite zu einem Nettowirkungsgradgewinn des Kompressors führt.
Gehäuse eines Kompressors, das Folgendes aufweist: eine Öffnung, wobei die Öffnung dazu ausgelegt ist, an einem axialen Ende von Rotoren des Kompressors angeordnet zu sein; und einen Verengungsabschnitt, der dazu ausgelegt ist, die Öffnung zu formen, wobei der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt ist, einen durch mindestens einen Rotor des Schraubenkompressor gebildeten Austrittsbereich während eines Ausleitzyklus abzudecken; wobei sich der Verengungsabschnitt entfernt von dort befindet, wo sich der Austrittsbereich während des Ausleitzyklus zu Anfang bildet.
Gehäuse eines Kompressors nach Anspruch 8 wobei der Verengungsabschnitt dazu ausgelegt ist, den Austrittsbereich nicht während des gesamten Ausleitzyklus abzudecken.