DE69517812T2

DE69517812T2 - Rotationskompressor mit flüssigkeitszirkulationssystem

Info

Publication number: DE69517812T2
Application number: DE69517812T
Authority: DE
Inventors: Leif Eriksson; Karlis Timuska
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1994-06-21
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2015-04-08
Also published as: WO1995035446A1; SE9402177D0; SE9402177L; SE503871C2; DE69517812D1; JPH10501862A; EP0766790B1; US5727936A; EP0766790A1

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Rotationskompressor der in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art.
Das Einspritzen einer Flüssigkeit, üblicherweise Öl zu Schmier-, Dicht- und Kühlzwecken in den Arbeitsraum eines Kompressors dieser Art ist weit verbreitet, insbesondere bei Schraubenverdichtern. Die Verwendung der getrennten Kreisläufe für diese Öleinspritzung und für das Lagerschmiersystem ist vorteilhaft, wenn der Verdichter bei hohen Drücken mit einem Arbeitsmedium arbeitet, das sich in dem Öl lösen kann. Je höher der Druck des Öles ist, um so mehr kann sich das Arbeitsmedium in dem Öl lösen. Das in dem Öl gelöste Arbeitsmedium senkt die Viskosität des Öls und damit seine Schmierfähigkeit. Das Vorsehen eines getrennten Kreislaufes für die Lagerschmierung ermöglicht es, einen geringeren Druck für die Lagerschmierung zu verwenden, als wenn man das Öl aus dem Ölabscheider entnimmt, wo der Verdichterauslaßdruck vorherrscht. Dadurch wird das vorstehend genannte Problem gelöst. Solche Systeme sind beispielsweise bereits aus der GB- A-2 008 684 und der US-A-4,394,113 bekannt.
Die GB-A-2 008 684 beschreibt einen Rotationsschraubenverdichter mit Öleinspritzung, bei welchem ein Teil des Öls in dem Ölabscheider gedrosselt wird und einem zweiten Ölabscheider mit einem niedrigeren Druck zugeleitet wird. Von diesem zweiten Abscheider wird das Öl zu den Lagern gepumpt, von wo es zurück zu der Pumpe abgezogen wird. Diese Anordnung erfordert einen zusätzlichen Ölabscheider und einen Rückführkreis lauf für das Arbeitsmedium in diesem Abscheider und wird daher etwas aufwendig.
US-A-4,394,113 beschreibt einen Rotationsschraubenverdichter mit einem Hauptölkreislauf mit einem Ölabscheider und einem Nebenölkreislauf mit einem Öltank, wobei der Nebenkreislauf mit einem niedrigeren Druck arbeitet und für die Schmierung der Lager sorgt. Da Öl von einem zu dem anderen Kreislauf lecken könnte, sind Mittel zur Aufrechterhaltung einer geeigneten Ölmenge in dem Nebenkreislauf vorgesehen. Diese Mittelumfassen eine Leitung, die den Ölabscheider und den Öltank verbindet und mit einem Magnetventil versehen ist, das durch einen Ölniveausensor in dem Öltank gesteuert ist. Dieser Sensor steuert auch ein weiteres Ventil in einer Leitung, durch welches überschüssiges Öl in dem Tank zu dem Kompressoreinlaß abgezogen wird. Diese Steuerausrüstung macht den Verdichter kompliziert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kompressor der in Rede stehenden Art mit einem einfachen und zuverlässigen doppelten Flüssigkeitszirkulationssystem zu schaffen.
Erfindungsgemäß erreicht man dies dadurch, daß ein Kompressor, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeführt ist, die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs beschriebenen Merkmale besitzt.
Durch das Verbinden des Tanks über die Drainageverbindung mit dem Arbeitsraum, wo ein bestimmter Zwischendruck vorherrscht, wird das Öl in dem Tank unter diesem Druck stehen. Durch die Leckageverbindung leckt eine kleine Menge des Öls von der Hochdruckseite des Kompressors zu dem Tank, um eine ausreichende Menge an Öl in dem Lagerschmierkreislauf sicherzustellen, und durch die Drainageverbindung wird ein Überschuß an Öl in diesem Kreislauf zu dem Arbeitsraum zurückgeführt. Diese Verbindungen regeln daher das System so, daß ein geeigneten Ölvolumen in dem Lagerschmierkreislauf aufrechterhalten wird.
Der Kompressor ist vorzugsweise ein Schraubenverdichter. Vorzugsweise steht der erste Hohlraum unter dem Verdichterenddruck und der zweite Hohlraum unter einem Zwischendruck geringfügig über dem Einlaßdruck. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Leckageverbindung durch das Spiel um das Hochdruckwellenlager der Rotoren gebildet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Die Erfindung wird anhand der folgenden genauen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, die schematisch einen erfindungsgemäßen Kompressor darstellt. Der Kompressor 1 in der Abbildung ist ein Rotationsschraubenverdichter mit einem männlichen Rotor 2, der in einem weiblichen Rotor (nicht gezeigt) in einem Arbeitsraum 3 kämmt, der durch einen Tonnenabschnitt 4, einen Einlaßstirnabschnitt 5 und einen Auslaßstirnabschnitt 6 begrenzt ist. Der männliche Rotor besitzt einen Wellenzapfen 7, der sich durch den Niederdruckendabschnitt 5 zur Antriebsverbindung mit einer Maschine erstreckt. Der andere Wellenzapfen 8 erstreckt sich in den Auslaßstirnabschnitt 6. Jeder Wellenzapfen ist in Lagern 9 bzw. 10 montiert. Der Kompressor nimmt das Gas mit niedrigem Druck durch eine Einlaßöffnung 11 auf und das verdichtete Gas tritt durch eine Auslaßöffnung 12 aus, die mit einem Auslaßkanal 14 verbunden ist.
Der Kompressor ist ein Öleinspritztyp, bei welchem Öl zu Kühl-, Schmier- und Abdichtzwecken durch eine Öleinspritzöffnung 15 eingespritzt wird. In dem Auslaßkanal 14 ist ein Ölabscheider 16 vorgesehen, in welchem das Öl von dem verdichteten Gas getrennt und in den Arbeitsraum 3 über eine Druckölleitung 18 und die Einspritzöffnung 15 zurückgeführt wird, und das ölfreie Gas verläßt den Abscheider durch einen Ausgabekanal 17.
Ein Nebenölkreislauf ist zum Schmieren der Lager 9, 10 an jedem Wellenzapfen 7, 8 vorgesehen. In diesem Kreislauf pumpt eine Kreislaufpumpe 20 Öl durch eine Leitung 21 und Zweigleitungen 22 zu den Lagern 9, 10, von welchen das Öl zu einem Öltank 26 abgezogen wird, der an dem Auslaßstirnabschnitt 6 vorgesehen ist, wobei der Endabschnitt selbst einen Teil des Tanks bildet. Die Drainage von den Lagern 9 in den Einlaßstirnabschnitt 5 wird durch eine Abzugsleitung 25 und von den Lagern 10 in dem Auslaßstirnabschnitt 6 direkt durch das Innere dieses Abschnittes erreicht.
Das Spiel zwischen dem Wellenzapfen 8 am Auslaßende bildet einen Leckagepfad 31, durch welches Öl von dem Hochdruckende des Kompressors in den Auslaßstirnabschnitt 6 lecken kann, d. h. in den Öltank 26. Durch eine Drainageverbindung 32 steht der Tank 26 in Verbindung mit dem Arbeitsraum des Kompressors, wobei die Verbindung in dem Arbeitsraum dort endet, wo der Druck niedriger als der Kompressorenddruck ist, vorzugsweise geringfügig oberhalb des Einlaßdruckes, wobei die ser Druck in dem Öltank 26 vorherrscht. Der gleiche Druck wird auch in dem Einlaßstirnabschnitt 5 vorherrschen.
Das Schmieröl wird mit der Zirkulationspumpe 20 aus dem Tank 26 gesaugt, die den Druck ausreichend anhebt, um das Öl über einen Filter 29, die Leitung 21 und die Zweigleitungen 22 und 23 zu den Lagern 9, 10 zu fördern. Wegen des vergleichsweise geringen Druckes in dem Lagerschmierkreislauf ist die Menge des in dem Öl gelösten Arbeitsmediums mäßig und die Schmierfähigkeit des Öls wird ausreichend beibehalten.
Da es dem Öl aus dem Öleinspritzkreislauf ermöglicht ist, von dem Hochdruckende des Arbeitsraumes des Kompressors entlang dem Wellenzapfen 8 in den Auslaßstirnabschnitt 6 zu lecken, ist in dem Schmierkreislauf ausreichend Öl vorhanden. Jeglicher Überschuß an Öl in diesem Kreislauf fließt durch die Drainageverbindung 32 zurück in den Arbeitsraum, wo es in einem frühen Zustand des Verdichtungszyklus eingeführt wird.
Bei der beschriebenen Art arbeiten der Lagerschmierkreislauf und der Öleinspritzkreislauf auf unterschiedlichen Druckniveaus, die einen relativ niedrigen Druck für das Lagerschmieröl möglich machen. Ein kleinerer Ölaustausch zwischen den Kreisläufen findet statt, durch welchen die Ölmenge in dem Schmierkreislauf auf einfache und zuverlässige Art und Weise geregelt ist. Das Öl in dem Schmierkreislauf muß in höherem Maße frei von Partikeln sein als das Öl in dem Einspritzkreislauf und wird durch ein Hochleistungsfilter aus feinem Gewebe gefiltert, wohingegen der Filter 30 in dem Öleinspritzkreislauf von einfacher Beschaffenheit sein kann. Der Hochleistungsfilter 29 kann daher so dimensioniert sein, daß er nur für eine relativ kleine Menge an Partikeln im Ver gleich dazu zuständig ist, was bei einem gemeinsamen System notwendig wäre, wo das gesamte Öl fein gefiltert werden müßte. Wegen der niedrigeren Druckdifferenz über diesen Filter 29 in einem erfindungsgemäßen System wird die Anforderung an den Filter auch in dieser Hinsicht geringer, was die Verwendung eines billigeren Filters erlaubt.
In der dargestellten Ausführungsform wird der Lagerschmierkreislauf auch zur Zufuhr von Öl zu der Wellendichtung 33 der Antriebswelle verwendet, zu welcher es durch eine Zweigleitung 24 zugeführt und durch eine Leitung 35 rückgeführt wird. Der Kompressor ist auch mit einem Lastausgleichskolben 34 versehen, welchem Öl von dem Ölabscheider 16 durch eine Druckölzweigleitung 36 zugeführt wird, und die Ölleckage über den Kolben 34 wird durch eine Drainageleitung 37 dem Öltank 26 des Schmiersystems zugeführt.

Claims

1. Rotationskompressor mit einem Einlaß- (13) und einem Auslaßkanal (14) und wenigstens einem Rotor (2), der in Lagern (9, 10) angebracht ist und in einem Arbeitsraum (3) arbeitet, wobei der Kompressor mit folgendem versehen ist:

- Flüssigkeitseinspritzmitteln (15) zum Einspritzen von Flüssigkeit in den Arbeitsraum (3),

- einem Flüssigkeitsabscheider (16) in dem Auslaßkanal (14) zum Abscheiden von Flüssigkeit aus dem verdichteten Gas,

- Leitungsmitteln (18) für Druckflüssigkeit, welche den Flüssigkeitsabscheider (16) und die Flüssigkeitseinspritzmittel (15) verbinden, und

- Lagerschmiermitteln, die einen Flüssigkeitstank (26), eine Pumpe (20), Zufuhrleitungsmittel (21) zum Zuleiten von Flüssigkeit zu den Lagern (9, 10) von der Pumpe (20), Abzugsleitungsmittel (25) zum Abziehen von Flüssigkeit von den Lagern (9, 10) zu dem Tank (26) und eine Pumpeneinlaßleitung (27) zum Zuführen von Flüssigkeit von der Pumpe (20) zu dem Tank (26) umfassen,

gekennzeichnet durch eine Leckage-Verbindung (31), die den Tank (26) mit einem ersten Hohlraum in dem Arbeitsraum (3) verbindet, um eine ausreichende Menge an Öl in dem Tank (26) sicherzustellen, und eine Drainageverbindung (32) für einen Überschuß an Öl, die den Tank (26) mit einem zweiten Hohlraum in dem Arbeitsraum (3) verbindet, wobei der erste Hohlraum einen höheren Druck als der zweite Hohlraum aufweist.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Schraubenverdichter mit zwei kämmenden Schraubenrotoren (2) ist.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hohlraum unter Auslaßdruck des Verdichters und der zweite Hohlraum unter einem Druck geringfügig über dem Einlaßdruck des Verdichters steht.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckage-Verbindung (31) durch das Spiel um das Rotorwellenlager (8) am Hochdruckende des Verdichters gebildet ist und die Drainageverbindung (32) mit dem Tank (26) auf einem niedrigeren Niveau in Verbindung steht, als die Leckage-Verbindung (31).

5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitungsmittel (21) mit ersten Filtermitteln (29) und die Leitungsmittel (15) für Druckflüssigkeit mit zweiten Filtermitteln versehen sind, wobei die ersten Filtermittel (29) in der Lage sind, kleinere Partikel abzutrennen als die zweiten Filtermittel (30).

6. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er Zusatzmittel (33) aufweist, die die Zufuhr von Flüssigkeit mit im wesentlichen demselben Druck wie die die Lager erreichende Flüssigkeit erfordert, wobei eine Zweigleitung (24) die Zusatzmittel (33) an die Zufuhrleitungsmittel (21) anschließt.

7. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzliche Druck erfordernde Mittel (34) aufweist, die die Zufuhr einer Flüssigkeit mit höherem Druck als die die Lager erreichende Flüssigkeit erfordert, wobei eine Zweigleitung (36) für Druckflüssigkeit die Druck erfordernden Mittel (34) mit den Leitungsmitteln (18) für Druckflüssigkeit verbindet und eine Flüssigkeitsdrainageleitung (37) die Druck erfordernden Mittel (34) mit dem Tank (26) verbindet.