DE2953832C1

DE2953832C1 - Screw rotor machine

Info

Publication number: DE2953832C1
Application number: DE19792953832
Authority: DE
Inventors: Karl Prof Dr-Ing Bammert
Original assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Current assignee: GHH Rand Schraubenkompressoren GmbH
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1987-11-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubenrotormaschine von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Aus der DE-OS 25 08 435 ist eine Maschine dieser Art bekannt, bei der zur Erzielung des betriebsnotwendigen Spiels zwi schen den Rotoren das Profil des Nutenrotors gegenüber dem theoretischen Verlauf in der Weise modifiziert ist, daß das Profil in den verschiedenen Flankenabschnitten um unterschiedliche Beträge gegenüber dem theoretischen Verlauf zurückgesetzt ist. Die Druckschrift gibt darüber hinaus die allgemeine Lehre, die notwendigen Abweichungen auch an beiden Rotoren vorzusehen, gibt aber keine konkre ten Hinweise, wie dann die Abweichungen zu verteilen sind. In der Praxis hat man bisher diese Abweichungen vom theo retischen Konturverlauf nur an einem der Rotoren, vorzugs weise am Nutenrotor vorgesehen. Dies hat fertigungstech nische Vorteile, da nur eines der Fertigungswerkzeuge ent sprechend abgeändert werden muß.The invention relates to a screw rotor machine from the type specified in the preamble of claim 1 DE-OS 25 08 435 a machine of this type is known in order to achieve the game-necessary game between the profile of the slot rotor opposite the rotors the theoretical course is modified in such a way that the profile in the different flank sections by different amounts from the theoretical History is reset. The publication says about it in addition the general teaching, the necessary deviations also to be provided on both rotors, but there are no specific ones information on how the deviations should be distributed. In practice, these deviations from theo have been used up to now Retic contour progression only on one of the rotors, preferably provided on the slot rotor. This has manufacturing tech nical advantages, since only one of the production tools ent needs to be changed accordingly.

Es wurde nun gefunden, daß die bisher übliche Anbringung der spielbedingten Abweichungen nicht optimal ist, da sie nicht ausreichend berücksichtigt, daß bei Drehung der Rotoren das konstruktiv vorgegebene Spiel bei der Drehung der Rotoren nicht konstant bleibt, sondern sich ändert, wenn abwechselnd achsnähere und achsfernere Bereiche einan der berühren. Dies führt in bestimmten Rotorstellungen zwangsläufig zu unnötig großen Spalten und damit zu Wir kungsgradverlusten.It has now been found that the previously usual attachment the game-related deviations are not optimal as they not sufficiently taken into account that when the Rotors the constructively specified play during rotation the rotors do not remain constant, but change, if alternating areas closer to and closer to the axis come together the touch. This results in certain rotor positions inevitably to unnecessarily large columns and thus to We efficiency losses.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Schraubenrotor maschine der angegebenen Art, die für das Spiel notwendi gen Abweichungen vom theoretischen Konturenverlauf derart an beiden Rotoren zu berücksichtigen, daß die Wirkungs gradverluste möglichst gering sind.The object of the invention is in a screw rotor machine of the specified type, which is necessary for the game deviations from the theoretical contour shape to take into account on both rotors that the effect degree losses are as low as possible.

Die Lösung der Aufgabe ist im Patentanspruch angegeben. Durch sie wird folgender Vorteil erzielt: Da an verschie denen Stellen des Profils die thermische Dehnung verschie den groß und verschieden gerichtet ist, sind auch die funktionsnotwendigen Spiele an diesen Stellen unterschied lich. Die erzeugenden Abschnitte eines Profils bilden mit der von ihnen erzeugten Kontur eine lange Dichtungslinie. Wird das erforderliche Spiel an dem erzeugenden Abschnitt vorgesehen, so muß es so groß gewählt werden, wie es ma ximal an der erzeugten Kontur erforderlich ist. Dieses maximale Spiel ist dann an der gesamten mit den erzeugten Profilabschnitten gebildeten Dichtungslinie wirksam und deshalb in vielen Bereichen zu groß. Wird dagegen erfin dungsgemäß das Spiel in die erzeugten, insbesondere achs nahen Profilabschnitte gelegt, so kann es den Erforder nissen entlang der Dichtlinie genau angepaßt werden. Man erreicht auf diese Weise die kleinste mögliche Spaltfläche entlang der Dichtungslinie und damit die geringsten Leck mengen und Wirkungsgradverluste. The solution to the problem is specified in the claim. The following advantage is achieved through them: where the profile of the profile differs the thermal expansion those who are large and different are also functionally necessary games at these points Lich. The generating sections of a profile also form a long sealing line in the contour they created. Will the required play on the generating section provided, it must be chosen as large as it ma ximal on the generated contour is required. This maximum play is then generated at the whole with the Profile sections formed sealing line effective and therefore too large in many areas. But is invented according to the game in the generated, especially axis placed near profile sections, so it can meet the requirements nissen along the sealing line can be adjusted exactly. Man in this way reaches the smallest possible gap area along the sealing line and therefore the slightest leak quantities and efficiency losses.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch angegeben.The achievement of this object is specified in the claim.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen schematischen Schnitt durch die Schraubenrotormaschine zeigt.An embodiment of the invention is based on the Drawing explained in more detail, which is a schematic Section through the screw rotor machine shows.

Wie aus der Zeichnung zu ersehen, sind der Nutenro tor NR und der Rippenrotor RR im Maschinengehäuse MG in zwei einander mit Verschneidungskanten VK durchdringen den Zylindern ZN und ZR um Achsen n bzw. h drehbar ge lagert und stehen mit ihren Rippen R bzw. Nuten N in Kämmeingriff miteinander. Die Nuten N des Nutenrotors NR liegen im wesentlichen innerhalb des Wälzkreises WKN und die Rippen R des Rippenrotors RR im wesentlichen außer halb des Wälzkreises WKR. Die achsferne Spitze o-p der Rippe R ist mit dem kleinen Radius r abgerundet. Im Ver dichterbetrieb läuft der Rippenrotor RR im Uhrzeigersinn und der Nutenrotor NR entgegen dem Uhrzeigersinn um. Die von den benachbarten Flanken zweier nebeneinanderliegen der Nuten N jeweils gebildeten Nutstege NS sind in Dreh richtung des Verdichterbetriebes gekrümmt, und ihre Profilkontur kann gedacht werden als Hüllkurve von Kreisen, deren Mittelpunkte auf der in Drehrichtung des Ver dichterbetriebes gekrümmten Schwerpunktlinie des Nutsteges NS liegen und deren Durchmesser um so klei ner sind, je weiter die Kreise radial außen liegen.As can be seen from the drawing, the Nutenro tor NR and the rib rotor RR in the machine housing MG in two mutually intersecting edges VK penetrate the cylinders ZN and ZR about axes n and h, respectively, and stand with their ribs R and grooves N in mesh with each other. The grooves N of the slot rotor NR lie essentially within the pitch circle WKN and the ribs R of the rib rotor RR essentially outside the pitch circle WKR . The tip op of the rib R remote from the axis is rounded off with the small radius r . In compressor operation, the rib rotor RR rotates clockwise and the slot rotor NR rotates counterclockwise. The groove webs NS formed by the adjacent flanks of two mutually adjacent grooves N are curved in the direction of rotation of the compressor operation, and their profile contour can be thought of as an envelope curve of circles whose center points lie on the center of gravity of the groove web NS curved in the direction of rotation of the compressor operation and their The smaller the diameter, the farther the circles are located radially outside.

Der theoretische Konturverlauf der Nuten und Rip pen ist in der Zeichnung mit durchgehender Linie dar gestellt und läßt sich wie folgt beschreiben.The theoretical contour of the grooves and rip pen is shown in the drawing with a solid line and can be described as follows.

Der im achsnächsten Punkt der Nut N bei d beginnen de und bei c endende Abschnitt der voreilenden Nutflanke ist ein Kreisbogen um den Schnittpunkt i des radialen Achsstrahls 1 des Nutrotors NR mit dem Wälzkreis WKN dieses Rotors. Der an diesen Abschnitt anschließende, bei c beginnende und bei b endende Abschnitt stellt eine Tangente t an den Kreisbogen d-c dar. Diese Tangente t ist gleichzeitig Tangente an den anschließenden Kreis bogen, der bei b beginnt und tangential in den den achs fernsten Punkt a des Kopfteils KTN des Nutsteges NS bildenden Abrundungsradius einläuft. Der Mittelpunkt MJ des Abrundungsradius liegt innerhalb des Wälzkreises WKN auf dem durch den achsfernsten Punkt a des Nutsteges NS gehenden Achsstrahl 2. Dieser achsfernste Punkt a der in einem konvexen Bogen verlaufenden Kontur des über den Wälzkreis WKN hinausragenden Kopfteils KTN des Nutsteges NS ist gegenüber dem Schnittpunkt eines durch die Bogenmitte des entsprechenden Wälzkreisab schnittes e′-u verlaufenden radialen Achsstrahls 2′ in Richtung auf die nacheilende Flanke der Nut N peripher verschoben. Der Abstand der Schnittpunkte e′ und u der beiden den Nutsteg NS bildenden Nut flanken mit dem Wälzkreis WKN des Nutrotors NR be trägt etwa 3 bis 12% des Durchmessers des Kopfkrei ses KKR des Rippenrotors RR, und der radiale Abstand des achsfernsten Punktes a der Kontur des über den Wälzkreis WKN hinausragenden Kopfteils KTN des Nut steges NS von diesem Wälzkreis WKN weniger als 2% des Durchmessers des Kopfkreises KKR des Rippenrotors RR.The section of the leading groove flank which begins at d next to the axis of the groove N at d and ends at c is a circular arc around the intersection i of the radial axis beam 1 of the nutrition rotor NR with the pitch circle WKN of this rotor. The section adjoining this section, beginning at c and ending at b, represents a tangent t to the circular arc dc . This tangent t is at the same time tangent to the adjacent circular arc, which begins at b and is tangential to the point a of the most distant from the axis Head part KTN of the groove web NS runs forming rounding radius. The center point MJ of the rounding radius lies within the pitch circle WKN on the axis beam 2 passing through the point a of the slot web NS furthest from the axis. This most distant point a of the in a convex arc running contour of the projecting beyond the rolling circle WKN head part KTN of the groove web NS is opposite the intersection of a section through the arc center of the corresponding Wälzkreisab section e'-u radial axis beam 2 ' towards the trailing flank of the Nut N shifted peripherally. The distance between the intersection points e ' and u of the two grooves forming the groove web NS flank with the pitch circle WKN of the Nutrotors NR is about 3 to 12% of the diameter of the head circle ses KKR of the rib rotor RR , and the radial distance of the most distant point a of the contour the projecting beyond the pitch circle SIN KTN head portion of the groove web NS of this pitch circle SIN is less than 2% of the diameter of the addendum circle of the KKR ribs rotor RR.

Der Abrundungsradius a-e geht im Bereich des Wälz kreises WKN in einen Abschnitt e-g der nacheilenden Flan ke der Nut N über, der durch die erwähnte abgerundete Spitze o-p der Rippe R des Rippenrotors RR als Hüll kurve erzeugt wird.The rounding radius ae passes in the region of the rolling circle WKN into a section eg of the trailing flan ke of the groove N , which is generated by the rounded tip mentioned op of the rib R of the rib rotor RR as an envelope.

Der Rippenabschnitt p-q der Rippe R wird dabei als Hüllkurve des Kreisbogenabschnitts a-e des Nutsteges NS erzeugt, und der an der Spitze der Rippe R beginnende Abschnitt o-m ist ein Kreisbogen, der den bereits ge schilderten Kreisbogen d-c der voreilenden Flanke der Nut N erzeugt. The rib section pq of the rib R is generated as an envelope of the circular arc section ae of the groove web NS , and the section om beginning at the tip of the rib R is a circular arc which generates the previously described circular arc dc of the leading flank of the groove N.

Der anschließende Abschnitt m-l der Rippe R wird durch den geradlinigen Tangentialabschnitt c-b dieser Nutflanke und der Abschnitt l-k durch die an den gerad linigen Abschnitt c-d anschließenden Kreisbogenabschnitte b-a und a-e gebildet.The subsequent section ml of the rib R is formed by the straight tangential section cb of this groove flank and the section lk by the circular arc sections ba and ae adjoining the straight line section cd .

Der tatsächliche Konturverlauf weicht von dem vor stehend beschriebenen theoretischen Verlauf ab, und die se Abweichungen sind in der Zeichnung strichpunktiert (und stark übertrieben) angedeutet. Die Zeichnung zeigt eine solche Abweichung der tatsächlichen Kontur am Flan kenabschnitt c-d der im Verdichterbetrieb voreilenden Flanke der Nut N, dessen theoretischer Verlauf durch den Flankenabschnitt o-m der Rippe R erzeugt wird, und ferner eine Konturabweichung an dem langen Flankenabschnitt d-g an der im Verdichterbetrieb nacheilenden Nutflanke, der durch den kurzen Flankenabschnitt o-p an der Spitze der Rippe R erzeugt wird. Am Rippenrotor hat man Abweichun gen vom theoretischen Konturverlauf im Bereich des langen Flankenabschnittes p-q, dessen theoretischer Verlauf durch den kurzen Flankenabschnitt a-e des Kopfteils KTN des Nutsteges NS des Nutrotors NR erzeugt wird, und an dem langen Flankenabschnitt m-k der Rippe R, der durch den kurzen Flankenabschnitt a-e des Nutsteges NS des Nut rotors NR erzeugt wird. Dadurch wird bei der erfindungs gemäßen Schraubenrotormaschine das Spiel vorwiegend in den jeweils achsnahen Bereichen berücksichtigt, wäh rend die achsfernen Teile genau entsprechend der theoretischen Gestaltung hergestellt werden.The actual contour course deviates from the theoretical course described before, and these deviations are indicated by dash-dotted lines (and greatly exaggerated) in the drawing. The drawing shows such a deviation of the actual contour at the flank section cd of the leading edge in the compressor operation of the groove N , the theoretical profile of which is generated by the flank section om the rib R , and also a contour deviation on the long flank section dg at the groove flank lagging in the compressor operation , which is generated by the short flank section op at the tip of the rib R. On the rib rotor one has deviations from the theoretical contour profile in the region of the long flank section pq , the theoretical profile of which is generated by the short flank section ae of the head part KTN of the groove web NS of the Nutrotor NR , and on the long flank section mk of the rib R by the short one Flank section ae of the groove web NS of the groove rotor NR is generated. As a result, in the screw rotor machine according to the invention, the game is predominantly taken into account in the regions close to the axis, while the parts remote from the axis are produced exactly according to the theoretical design.

Claims

Screw rotor machine for compressor or expander operation, with meshing engagement between a rib rotor with screw-shaped ribs and a slot rotor with screw-shaped grooves and these separating groove webs,
wherein the cross-sectional contour of the ribs and grooves is defined in its theoretical course so that at least the near-axis flank sections of the groove from far-flank sections of the rib and at least the near-flank sections of the rib from off-axis flank sections of the groove web are curves, and
with sufficient deviations of the actual, from the theoretical contour profile on both rotors are provided for the necessary play between the rotors in operation, characterized in that the deviations from the theoretical contour profile are distributed over the two rotors (RR, NR) in such a way that the axially distant Generating flank sections (om, op or ae, ab) follow the rib or the groove web essentially without deviation from the theoretical course, while the flank sections generated (pq, mk or dg, cd) of the rib or the groove at least in their Axes close to the theoretical contour course are set back by the necessary play.