DE69914122T2

DE69914122T2 - Schraubenverdichter

Info

Publication number: DE69914122T2
Application number: DE69914122T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Hida; Shigekazu Nozawa; Masayuki Urashin; Noriyuki Yamazaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2019-04-09
Also published as: EP0949420B1; TW387976B; US6273693B2; EP0949420A1; JPH11294362A; US6183227B1; ES2210884T3; JP3565706B2; DE69914122D1; US20010000320A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor, wie er im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 beschrieben ist.
Bei einem herkömmlichen Schraubenkompressor, wie er in der JP-A-10283/1993 offenbart ist, ist ein Sieb-Tropfenabscheider in einer Förderkammer so vorgesehen, dass er den gesamten Querschnitt der Kammer einnimmt. Bei diesem Aufbau wird das aus einem Fördergehäuse in die Kammer abgeführte Fördergas durch den Sieb-Tropfenabscheider geführt, um in dem geförderten Gas enthaltenes Öl abzutrennen.
Der Wirkungsgrad eines solchen Öl abtrennenden Sieb-Tropfenabscheiders steht mit der Geschwindigkeit des hindurchgehenden Gases in Verbindung. Sowohl die Geschwindigkeit als auch der Durchsatz des in die Förderkammer transportierten Gases hat eine Verteilung über dem Querschnitt der Kammer. Deshalb geht das Gas durch den Sieb-Tropfenabscheider mit ungleichförmigen Geschwindigkeiten und Durchsätzen hindurch. Insbesondere sind sowohl die Geschwindigkeiten als auch der Durchsatz nahe am Auslass eines Förderkanals des Fördergehäuses größer als an den anderen Teilen.
Das bedeutet, dass in dem ganzen Sieb-Tropfenabscheider der Durchsatz im stromabgelegenen Teil des Förderauslasses groß ist, jedoch die Geschwindigkeit dadurch weit entfernt von der optimalen Durchgangsgeschwindigkeit für den Sieb-Tropfenabscheider ist. Dies führt zu dem Problem beträchtlicher Reduzierung des Ölabtrennwirkungsgrads.
Die JP-A-03 026879 offenbart einen horizontal arbeitenden Kompressor, der einen Kompressorabschnitt an dem Fördergehäuse aufweist, das mit einem Förderkanal für das komprimierte Gas und das mitgeführte Öl versehen ist. Dieses Gas wird aus dem Förderkanal in eine Förderkammer geleitet, in der ein zusätzlicher Tropfenabscheider angeordnet ist. Das Gas strömt durch den zusätzlichen Tropfenabscheider, der parallel bezogen auf die Strömungsrichtung aus dem Förderkanal angeordnet ist, d. h. die Förderrichtung muss eine 90°- Kurve für den Durchstrom durch den Tropfenabscheider machen. Nach dem Tropfenabscheider wird der Gasstrom mit dem restlichen mitgeführten Öl nach unten in die Richtung eines Ölspeichers geführt, über dem eine Hindernisplatte angeordnet ist, die die Strömungsrichtung nach oben durch einen Haupttropfenabscheider richtet, der das Gas in einem Auslassrohr sammelt und es durch einen Auslass in der Förderkammer abführt. Das Öl wird aus den beiden Tropfenabscheidern nur durch das Hindurchführen des Gases gesammelt, während die Hindernisplatte vermeidet, dass der Gasstrom mit dem mitgeführten Öl direkt auf den Ölspeicher in der Förderkammer trifft.
Die JP-A-01 285689 offenbart einen vertikal arbeitenden Spiralkompressor mit einer Ölabtrennkammer an seinem Oberteil, durch die Gas geführt wird. Die Kammer ist mit einem ersten Tropfenabscheider und einem zweiten Tropfenabscheider versehen, die durch eine Trennplatte getrennt sind. Das verdichtete Gas aus dem Spiralkompressor strömt aus einem zentralen Einlasskanal in die Kammer radial nach außen durch den ersten Tropfenabscheider, axial nach oben, danach radial nach innen durch den zweiten Tropfenabscheider und dann zu einem zentralen Auslasskanal. Bei diesem Spiralkompressor wird das Öl aus dem Gas durch den Durchstrom durch die Tropfenabscheider angetrennt. Das abgetrennte Öl wird an der oberen Stirnplatte des Spiralsystems gesammelt und zu einem Ölspeicher am Boden der Vorrichtung geleitet.
Es ist das Ziel der Erfindung, einen Kompressor der gattungsgemäßen Art mit einem einfachen Aufbau, hohem Wirkungsgrad bei der Ölabtrennung aus dem Fördergas und einer geringen, aus dem Kompressor abgeführten Ölmenge bereitzustellen.
Ein Kompressor der gattungsgemäßen Art, mit dem das Ziel der Erfindung erreicht wird, ist in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 und 2 beschrieben.
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht eines Schraubenkompressors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines zusätzlichen Tropfenabscheiderteils des Kompressors von 1.
3 ist eine geschnittene Teilansicht eines weiteren Beispiels eines zusätzlichen Tropfenabscheiderteils des Kompressors von 1.
4 ist eine geschnittene Teilansicht eines weiteren Beispiels für einen zusätzlichen Tropfenabscheiderteil des Kompressors von 1.
5 ist eine geschnittene Teilansicht einer Modifizierung des zusätzlichen Tropfenabscheiderteils des Kompressors von 1.
Der Schraubenkompressor von 1 hat ein Gehäuse 1, eine Motorabdeckung 2 mit einem Einlass 8 für die Ansaugung, ein Fördergehäuse 3 und eine Förderkammer 4 mit einem Auslass 14 für die Förderung. Das Gehäuse 1, die Motorabdeckung 2 und das Fördergehäuse 3 sowie die Wand der Förderkammer 4 sind luftdicht miteinander verbunden. Das Gehäuse 1 nimmt einen Elektroantriebsmotor 7 auf und ist mit einer zylindrischen Bohrung 16 und einem Ansaugkanal 9 zum Einführen von Gas in die Bohrung 16 versehen.
Die zylindrische Bohrung 16 nimmt einen männlichen Rotor 6 auf, der durch Rollenlager 10, 11 und 12 und Kugellager 13 drehbar gelagert ist, sowie einen nicht gezeigten weiblichen Rotor, der mit dem männlichen Rotor 6 kämmt. Der männliche Rotor 6 ist direkt mit dem Elektroantriebsmotor 7 verbunden.
In dem Fördergehäuse 3 befinden sich das Rollenlager 12 und das Kugellager 13. An einem Ende des Fördergehäuses 3 ist eine Abdeckplatte 19 zum Abschließen einer Lagerkammer 18 befestigt, welche das Rollenlager 12 und das Kugellager 13 enthält. Das Fördergehäuse 3 ist an dem Gehäuse 1 mit Hilfe eines Bolzens oder dgl. befestigt.
In dem Fördergehäuse 3 ist ein Förderkanal 15 für Gas so ausgebildet, dass er mit der zylindrischen Bohrung 16 über einen Abführkanal 17 in Verbindung steht. In die Förderkammer 4 mündet ein Auslass des Kanals 15.
In der Förderkammer 4 ist ein Haupttropfenabscheider 5 vorgesehen. An dem Haupttropfenabscheider 5 sind mit Hilfe eines Bindedrahts 23 ein zusätzlicher Tropfenabscheider 21 und eine Hindernisplatte 22 befestigt. Zur Befestigung des zusätzlichen Tropfenabscheiders 21 und der Hindernisplatte 22 kann eine beispielsweise in 3 gezeigte Verschweißung oder ein Befestigungselement 25 verwendet werden, beispielsweise ein in 4 gezeigter Splint. Für diesen Zweck können alle Mittel verwendet werden, wenn sie an ihren speziellen Positionen befestigt sind.
Die Wand der Förderkammer 4 ist an dem Gehäuse 1 mit Hilfe eines Bolzens oder dgl. festgelegt, um das Fördergehäuse 3 zu umschließen. Im Boden der Förderkammer 4 ist Schmieröl gespeichert. In dem Gehäuse 1 und in dem Fördergehäuse 3 sind Kanäle für die Zuführung von Öl so ausgebildet, dass der untere Teil der Förderkammer 4 mit jedem Lager in Verbindung steht.
Als nächstes werden der Kühlgasstrom und der Ölstrom beschrieben. Mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck durch den Ansaugereinlass 8 der Motorabdeckung 2 angesaugtes Kühlgas geht durch einen Gaskanal hindurch, der zwischen dem Elektroantriebsmotor 7 und dem Gehäuse 1 ausgebildet ist, sowie durch Luftspalte zwischen dem Stator und dem Rotor des Motors 7, um den Motor 7 zu kühlen. Dann wird das Gas in die Kompressionskammern gesaugt, die von den ineinandergreifenden Oberflächen des männlichen und weiblichen Schraubenrotors und dem Gehäuse 1 gebildet werden.
Bei Drehung des männlichen Rotors 6, der direkt mit dem Elektroantriebsmotor 7 verbunden ist, wird das Kühlgas in jeder Kompressionskammer eingeschlossen und allmählich durch Verkleinern der Kompressionskammer verdichtet, so dass es sich auf einer hohen Temperatur und einem hohen Druck befindet. Das Gas wird dann für die Förderung in die Förderkammer 4 in den Förderkanal 15 durch den Abführkanal 17 eingeführt, der in dem Fördergehäuse 3 vorgesehen ist.
Bei der Kompression wirken Reaktionskräfte auf den männlichen und weiblichen Schraubenrotor zum Zeitpunkt der Kompression, wobei die Radiallast von den Rollenlagern 10, 11 und 12 und die Drucklast in den Kugellagern 13 aufgenommen wird. Das Öl zum Schmieren und Kühlen dieser Lager wird von einem Ölspeicher aus zugeführt, der in dem Hochdruckteilgehäuse 1 vorgesehen ist, und durch die Ölkanäle geführt, die mit den jeweiligen Lagern in Verbindung stehen. Die Ölzuführung erfolgt aufgrund eines Differenzdrucks. Das Öl wird dann zusammen mit dem verdichteten Gas in die Förderkammer 4 gefördert.
In der Förderkammer 4 geht das in dem verdichteten Gas enthaltene Öl durch den zusätzlichen Tropfenabscheider 21, der an dem Haupttropfenabscheider 5 befestigt ist, und kollidiert dann mit der Hindernisplatte 22. Dadurch wird die erste Ölabtrennung durchgeführt. Der zusätzliche Tropfenabscheider 21 hat die Funktionen, einen Teil des Öls zu sammeln, während das Fördergas durch ihn hindurchgeht, um zu verhindern, dass das Öl verspritzt, wenn es auf die Hindernisplatte 22 trifft und von dem Gas getrennt wird.
Der Strom des Fördergases wird in der Förderkammer 4 dadurch vergleichmäßigt, dass er durch den zusätzlichen Tropfenabscheider 21 geführt wird und mit der Hindernisplatte 22 kollidiert. Das Gas geht dann durch den Haupttropfenabscheider 5, um das restliche Öl aus dem Gas abzutrennen. Das abgetrennte Öl wird wieder in dem Ölspeicher im unteren Teil des Gehäuses 1 gespeichert. Nach dem Abtrennen des Öls wird das verdichtete Kühlgas aus dem Kompressor durch den Förderauslass 14 abgeführt.
Auch in dem Fall, wenn die Hindernisplatte 22 eine flache Platte oder ein gestanztes Metall ist, kann ein ähnlicher Effekt des Separierens durch Kollision erhalten werden. Die Form des zusätzlichen Tropfenabscheiders 21 und/oder der Hindernisplatte 22 kann kreisförmig, rechteckig oder anders geformt sein.
Bei der Ausführungsform von 5 ist ein Rahmen 24 an der Abdeckplatte 19 mit Hilfe eines Bolzens oder dgl. so befestigt, dass der Rahmen 24 die Öffnung des Förderkanals 15 für die Förderkammer 4 abdeckt.
Die untere Wand des Rahmens 24 besteht aus einer flachen Platte oder aus einem Stanzmetall zum Abtrennen von Öl aus dem Fördergas durch Kollision. In dem Rahmen 24 ist der zusätzliche Tropfenabscheider 21 zum Sammeln eines Teils des Öls, während das Fördergas durch ihn hindurchgeht, und zum Verhindern, dass Öl zum Zeitpunkt der Kollision verspritzt, angeordnet.

Claims

Kompressor – mit einem Gehäuse (1), das einen Kompressionsabschnitt, einen elektrischen Antriebsmotor (7) und Lagerelemente (10 bis 13) aufweist, – mit einem Fördergehäuse (3), das mit einem Förderkanal (15) für Gas versehen und an dem Gehäuse (1) befestigt ist, – mit einer Förderkammer (4), in der ein Haupttropfenabscheider (5) für die Ölseparierung vorgesehen ist, wobei eine Wand der Förderkammer (4) mit dem Gehäuse (1) derart verbunden ist, dass die Förderkammer (4) das Fördergehäuse (3) enthält, und – mit wenigstens einem zusätzlichen Tropfenabscheider (21), der auf der Stromauseite des Haupttropfenabscheiders (5) und an einer lokalen Position unmittelbar hinter oder nahe der Stromabseite eines Auslasses des Förderkanals (15) angeordnet ist, und – mit einer zwischen dem zusätzlichen Tropfenabscheider (21) und dem Haupttropfenabscheider (5) angeordneten Hindernisplatte (22), dadurch gekennzeichnet, – dass der Kompressor ein Schraubenkompressor mit einem Kompressionsabschnitt ist, der wenigstens ein Paar von männlichen (6) und weiblichen Rotoren aufweist, die ineinander greifen, und – dass der zusätzliche Tropfenabscheider (21) in der Förderkammer (4) so angeordnet ist, dass er dem Auslass des Förderkanals (15) gegenüberliegt und senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases am Auslass ist, – wobei der wenigstens eine zusätzliche Tropfenabscheider (21) und die Hindernisplatte an dem Haupttropfenabscheider (5) befestigt sind.
Kompressor – mit einem Gehäuse (1), das einen Kompressionsabschnitt, einen elektrischen Antriebsmotor (7) und Lagerelemente (10 bis 13) aufweist, – mit einem Fördergehäuse (3), das mit einem Förderkanal (15) für Gas versehen und an dem Gehäuse (1) befestigt ist, – mit einer Förderkammer (4), in der ein Haupttropfenabscheider (5) für die Ölseparierung vorgesehen ist, wobei eine Wand der Förderkammer (4) mit dem Gehäuse (1) derart verbunden ist, dass die Förderkammer (4) das Fördergehäuse (3) enthält, und – mit wenigstens einem zusätzlichen Tropfenabscheider (21), der auf der Stromauseite des Haupttropfenabscheiders (5) und an einer lokalen Position unmittelbar hinter oder nahe der Stromabseite eines Auslasses des Förderkanals (15) angeordnet ist, und – mit einer zwischen dem zusätzlichen Tropfenabscheider (21) und dem Haupttropfenabscheider (5) angeordneten Hindernisplatte (22), dadurch gekennzeichnet, – dass der Kompressor ein Schraubenkompressor mit einem Kompressionsabschnitt ist, der wenigstens ein Paar von männlichen (6) und weiblichen Rotoren aufweist, die ineinander greifen, – dass der zusätzliche Tropfenabscheider (21) in der Förderkammer (4) so angeordnet ist, dass er dem Auslass des Förderkanals (15) gegenüberliegt und senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases am Auslass ist, – dass ein Rahmen (24) so angeordnet ist, dass er den Auslass des Förderkanals (15) abdeckt, – dass das Hinderniselement in dem Rahmen (24) so angeordnet ist, dass Austragsgas aus der Förderkammer (15) mit dem Hinderniselement kollidiert und – dass der zusätzliche Tropfenabscheider auf der Stromabseite des Hinderniselements in dem Rahmen (24) angeordnet ist.
Schraubenkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein siebartiger Tropfenabscheider als Haupttropfenabscheider (5) so angeordnet ist, dass er die ganze Querschnittsfläche der Förderkammer (4) umfasst.