ITRM20070160A1 - Compressore a vite per elevate potenze motrici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Compressore a vite per elevate potenze motrici

L’invenzione si riferisce a compressori a vite riempiti con olio per elevate potenze motrici. Tali compressori a vite presentano i seguenti componenti principali: due rotori, un rotore principale con fianchi di dente essenzialmente convessi con quattro, cinque o sei denti, e un rotore secondario con sei o sette denti, il rotore principale presentando un’estremità di albero motore, e i due rotori essendo racchiusi da parti di alloggiamento, una parte di alloggiamento di aspirazione che presenta almeno parti di un canale di aspirazione e parti di una finestra di ingresso per l’ingresso del mezzo di lavoro nei vani interdentali della coppia di rotori, una parte di alloggiamento di rotore, che racchiude la parte profilata dei rotori almeno parzialmente e un alloggiamento in pressione che presenta almeno una finestra di uscita per lo scarico del gas dai vani interdentali della coppia di rotori in seguito alla rotazione dei rotori e un canale di uscita. Le parti profilate dei rotori hanno aggetti di alberi che sono racchiusi da cuscinetti radiali e sui quali la forza assiale risultante viene assorbita dai cuscinetti assiali.

Tali -compressori a vite hanno una zona di lavoro, chiamata anche camera di lavoro, formata dalle parti di alloggiamento che delimitano i vani interdentali dei due rotori e altri componenti adiacenti, come ad esempio una valvola di regolazione. Il canale di aspirazione e la finestra di ingresso sono adiacenti lato aspirazione alle camere di lavoro. Una o più finestre di uscita sono adiacenti lato mandata alle camere di lavoro. I rotori hanno perni di banco racchiusi dai cuscinetti radiali e dai cuscinetti assiali.

A seconda della grandezza del compressore, pressione di aspirazione e pressione finale, lestremità dell’albero motore, i cuscinetti radiali e i cuscinetti assiali vengono caricati più o meno intensamente. In questo caso la distanza assiale tra i due rotori determina la dimensione massima del cuscinetto e quindi la portata dei cuscinetti in riferimento ad una data durata del supporto. Potenza motrice e carico del cuscinetto sono correlati in un compressore di questo tipo. L’aumento della potenza motrice che si verifica durante il funzionamento con pressioni di esercizio maggiori, comporta un aumento sia della coppia di torsione nell’estremità di albero motore sia del carico dei cuscinetti radiali e assiali. Emerge quindi una limitazione delle condizioni d’uso per i noti compressori.

I compressori a vite finora utilizzati con quattro o cinque denti sul rotore principale e sei o sette denti sul rotore secondario con un angolo di avvolgimento sul rotore principale pari a circa 300°, non sono in grado di assorbire potenze motrici estremamente elevate, in quanto il supporto sui rotori considerando i carichi elevati non raggiunge una durata accettabile. La potenza motrice di un compressore è limitata secondo lo stato della tecnica in siffatti compressori a pressioni di esercizio pari a circa 40 bar. Il compressore dovrebbe essere azionato per potenze motrici maggiori con un funzionamento a carico parziale, il che comporta perdite aggiuntive e quindi maggiori costi di esercizio.

Pertanto per questo caso applicativo si sono sviluppati e messi in commercio compressori con un numero maggiore di denti. Questi presentano un rapporto del numero di denti di sei denti sul rotore principale e sette oppure otto denti sul rotore secondario con un angolo di avvolgimento pari a circa 300° sulla parte profilata del rotore principale. Questi compressori hanno vani interdentali più piccoli. Pertanto risultano minori i carichi sui cuscinetti radiali e sui cuscinetti assiali rispetto ai primi compressori summenzionati con un rapporto del numero di denti da quattro a sei o da cinque a sei ovvero da cinque a sette. In tali compressori è svantaggioso il fatto che la mancanza di tenuta intrinseca dei compressori in questa realizzazione aumenta rispetto ai primi compressori summenzionati con vani interdentali maggiori e con un rapporto del numero di denti 4:6, 5:6 o 5:7.

La mancanza di tenuta intrinseca che può essere rappresentata dal rapporto geometrico tra la lunghezza della linea di azione e il volume del vano interdentale, aumenta in caso di compressori con un rapporto del numero di denti da sei a otto del fattore due fino a tre rispetto ai primi compressori summenzionati, per cui l’efficienza, ovvero il rendimento volumetrico, ovvero il grado di fornitura, e il rendimento isoentropico, ovvero l’efficienza nella conversione di energia, del compressore si riducono.

L’invenzione si propone pertanto di evitare gli svantaggi summenzionati e di realizzare un compressore a vite, in cui la mancanza di tenuta intrinseca non venga peggiorata e in cui la potenza motrice convertibile del compressore e i suoi effetti sul carico dei cuscinetti vengano portati in un intervallo tale da ottenere una durata sufficiente, come necessario per le applicazioni industriali.

Un ulteriore scopo del’invenzione consiste nell’utilizzare per motivi di standardizzazione dei componenti e riduzione dei costi, componenti del compressore, quali ad esempio gruppi di cuscinetti dei compressori presenti, concepiti per livelli di pressione minori tra lato aspirazione e lato mandata.

L’essenza dell’invenzione consiste nel fatto che come in precedenza si utilizzano rotori con il rapporto del numero di denti 4:6, 5:6 o 5;7 e il rapporto tra lunghezza dei rotore e distanza assiale dei rotori, che determina il carico del cuscinetto, viene ridotto rispetto ai noti compressori accorciando le parti profilate dei due rotori. Per utilizzare la parte di alloggiamento di rotore, viene disposta fissa lato mandata una piastra intermedia che delimita la camera di lavoro, contiene parti del canale di aspirazione e chiude a tenuta senza contatto la superficie frontale della coppia di rotori. Rotori principali dei compressori secondo l’invenzione hanno angoli di avvolgimento compresi nell’intervallo da circa 140° a 230°. La coppia di rotori durante la rotazione tra il processo di aspirazione e l’inizio della compressione ha una fase di trasporto senza variazione geometrica del volume delle camere di lavoro. Il rapporto tra lunghezza del rotore e distanza assiale varia tra circa 0,9 e 1,3.

Il vantaggio dell’invenzione risiede nel fatto che attraverso la forma della finestra dell’ apertura di ingresso nel dispositivo di guida che si collega al canale di aspirazione, viene determinata vantaggiosamente la fine del processo di aspirazione in modo che il processo di aspirazione termini dopo il raggiungimento del volume massimo dei vani interdentali e prima dell’inizio della riduzione dei vani interdentali come conseguenza della rotazione del rotore, quindi all’interno della fase di trasporto. In tal modo il flusso volumetrico aggiuntivo nelle realizzazioni del compressore con economizzatore può essere condotto all’intemo della fase di trasporto. Ciò aumenta vantaggiosamente l’efficienza di raffreddamento rispetto alle realizzazioni di compressore senza fase di trasporto. Un ulteriore vantaggio della soluzione secondo l’invenzione risiede nel fatto che il compressore a vite rispetto ad altre soluzioni note che prevedono un accorciamento solo di un rotore indipendentemente dagli stati di esercizio, presenta un dato volume di compressione.

Un altro vantaggio risiede nel fatto che da un compressore esistente, concepito per potenze motrici minori, si possono utilizzare componenti oppure si possono almeno riutilizzare utensili e dispositivi per la produzione di componenti, ad esempio dei profili dei rotori e del supporto, e dell’alloggiamento del rotore, in modo da evitare costi per la realizzazione dei compressori mediante standardizzazione dei componenti, degli utensili e dei mezzi ausiliari di produzione.

Secondo l’invenzione i compressori hanno vantaggiosamente le stesse quote di accoppiamento dei compressori con una potenza motrice minore.

L’invenzione viene di seguito descritta con riferimento ad un esempio di realizzazione. Nel disegno allegato:

la Figura 1 mostra un compressore a vite del tipo noto.

La Figura 2 mostra un compressore a vite secondo l invenzione.

Elenco dei numeri di riferimento utilizzati:

1 cuscinetto radiale

2 rotore principale

3 rotore secondario

4 canale di aspirazione

5 estremità dell’albero motore

6 finestra di ingresso

7 piastra intermedia

8 apertura

9 cuscinetto radiale

10 cuscinetto assiale

11 stantuffo compensatore

Il compressore a vite secondo l’invenzione utilizza complessivamente gli stessi componenti del noto compressore a vite. Il compressore viene azionato sull’estremità dell’albero motore 5 collegata con il rotore principale in modo da non poter ruotare, tramite un accoppiamento non mostrato. I vani interdentali del rotore principale a cinque. denti 2, la cui parte profilata presenta un angolo di avvolgimento di 180° e del rotore secondario a sei denti 3, la cui parte profilata presenta un angolo di avvolgimento di 150°, formano camere di lavoro, in prossimità delle quali lato aspirazione secondo l’invenzione nella parte dell’alloggiamento del rotore vi è la piastra intermedia 7 che può essere formata da due parti per il lato del rotore principale e del rotore secondario e nella quale sono disposti il canale di aspirazione 4 e la finestra di ingresso 6.

Ruotando il rotore si ingrandisce il volume dei vani di una coppia di vani interdentali osservata (processo di aspirazione), poi rimane costante per un intervallo dell’angolo di rotazione (fase di trasporto) e si riduce (compressione e fase di scarico).

Con la configurazione dell’apertura di ingresso questa viene separata in seguito alla rotazione del rotore dalla coppia di vani interdentali osservata, dopo che è stata avviata la fase di trasporto.

Il compressore può essere dotato di un’apertura 8, l’attacco dell’economizzatore, sulla parete di rivestimento dell’ alloggiamento che comprende i rotori tra lato aspirazione e lato mandata del compressore, apertura che al termine processo di aspirazione e con la coppia di vani interdentali chiusa è disposta nella zona della fase di trasporto dei vani interdentali della coppia di rotori. Sui perni di banco sono disposti lato aspirazione il cuscinetto radiale 1 e Iato mandata il cuscinetto radiale 9 e il cuscinetto assiale IO. Per compensare la spinta assiale sul rotore principale è disposto un disco rotante, che chiude a tenuta senza contatto lo stantuffo compensatore 11, che viene alimentato con olio compresso e agisce assialmente contro la forza del gas sul rotore principale 2.

Claims (5)

1. Rivendicazioni: 1. Compressore a vite riempito con olio per elevate potenze motrici, con due rotori, un rotore principale con fianchi di dente essenzialmente convessi con quattro, cinque o sei denti, e un rotore secondario con sei o sette denti, il rotore principale presentando un’estremità di albero motore, e i due rotori essendo racchiusi da parti di alloggiamento, una parte di alloggiamento di aspirazione che presenta almeno parti del canale di aspirazione e parti della finestra di ingresso per l’ingresso del mezzo dì lavoro nei vani interdentali della coppia di rotori, una parte di alloggiamento di rotore, che racchiude la parte profilata dei rotori almeno parzialmente e un alloggiamento in pressione che presenta almeno una finestra di uscita per lo scarico del gas dai vani interdentali della coppia di rotori in seguito alla rotazione dei rotori e un canale di uscita, caratterizzato dal fatto che il rapporto tra lunghezza del rotore e distanza assiale dei rotori, che determina il carico del cuscinetto, viene ridotto rispetto ai noti compressori accorciando le parti profilate dei due rotori e nella parte di alloggiamento di rotore lato mandata viene disposta fissa una piastra intermedia che delimita la camera di lavoro, contiene parti del canale di aspirazione, chiude a tenuta senza contatto la superficie frontale della coppia di rotori e riempie l’interspazio risultante dall’accorciamento dei rotori in modo funzionale.
2. 2. Compressore a vite secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i rotori principali dei compressori secondo l’invenzione presentano un angolo di avvolgimento nell’intervallo da circa 150° a 250°.
3. 3. Compressore a vite secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la lunghezza delle parti profilate dei rotori dei compressori secondo l'invenzione presenta un rapporto con la distanza assiale dei rotori da 0,9 a 1,3.
4. 4. Compressore a vite secondo la rivendicazione 1 e 2, caratterizzato dal fatto che la piastra intermedia è disposta allinterno della parte di rotore dell’ alloggiamento,
5. 5. Compressore a vite secondo la rivendicazione da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che l’ulteriore apertura 8, l’attacco dell’economizzatore, presenta un collegamento con le camere di lavoro allinterno della fase di trasporto,