NL9100555A

NL9100555A - ROTARY COMPRESSOR.

Info

Publication number: NL9100555A
Application number: NL9100555A
Authority: NL
Original assignee: Grasso Koninkl Maschf
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1992-10-16
Also published as: PL293999A1; JPH05118284A; EP0506189A1

Description

RotatiecompressorRotary compressor

De uitvinding betreft een rotatiecompressor zoals een schroef- of een spiraalcompressor, omvattende een compressiestator alsmede één of meer roteerbare compressieorganen, welke compressorstator is voorzien van een aanzuigpoort, een perspoort en een smeermiddeltoevoer, waarbij het smeermiddel bestemd is voor het smeren van elk compressieorgaan, voor het afdichten van de spleten tussen de compressieorganen onderling en tussen de compressieorganen en de compressorstator en voor het koelen van het te comprimeren medium tijdens het compressieproces, alsmede omvattende een inrichting voor het koelen van het smeermiddel door het inspuiten van een koelmedium.The invention relates to a rotary compressor, such as a screw or spiral compressor, comprising a compression stator and one or more rotatable compression members, which compressor stator is provided with a suction port, a pressure port and a lubricant supply, the lubricant being intended for lubricating each compressor, for sealing the gaps between the compression members and between the compression members and the compressor stator and for cooling the medium to be compressed during the compression process, and comprising a device for cooling the lubricant by injecting a cooling medium.

Een dergelijke rotatiecompressor is bekend uit het Duitse octrooi 2261336. Daarbij wordt het smeermiddel, dat samen met het gecomprimeerde medium uit de compressor afgevoerd wordt, gekoeld door het inspuiten van een koudemiddel. Doordat dit koudemiddel verdampt in de ruimte waarin het mengsel wordt gecomprimeerd, daalt de temperatuur van dat mengsel waardoor ook de olietemperatuur daalt.Such a rotary compressor is known from German patent 2261336. The lubricant, which is discharged from the compressor together with the compressed medium, is cooled by injecting a refrigerant. Because this refrigerant evaporates in the room in which the mixture is compressed, the temperature of that mixture decreases, as a result of which the oil temperature also decreases.

Deze bekende wijze van koelen heeft het nadeel dat koudemiddel in vloeibare vorm door de met smeermiddel af te dichten spleten lekt, waardoor rendementsverlies optreedt. Een tweede nadeel is dat het koudemiddel tijdens het compressieproces de smering van de compressieorganen verstoort, waardoor de bedrijfszekerheid van de compressor minder is.This known method of cooling has the drawback that refrigerant in liquid form leaks through the gaps to be sealed with lubricant, resulting in loss of efficiency. A second drawback is that during the compression process, the refrigerant disrupts the lubrication of the compression members, which reduces the reliability of the compressor.

Bij het ontbreken van een inrichting voor het koelen van het smeermiddel in de compressor wordt in het systeem een warmtewisselaar ingebouwd, die nogal veel ruimte inneemt. Deze warmtewisselaar bevindt zich dan tussen de olieafscheidingsinrichting en het smeermiddelinjectiepunt aan de compressor.In the absence of a device for cooling the lubricant in the compressor, a heat exchanger is built into the system, which takes up a lot of space. This heat exchanger is then located between the oil separator and the lubricant injection point on the compressor.

Doel van de uitvinding is daarom een compressor van het hiervoor beschreven soort te verschaffen waarbij een optimale koeling van het smeermiddel verzekerd is, zonder dat het rendement en de bedrijfszekerheid negatief beïnvloed worden, terwijl de omvang van de daartoe benodigde inrichting toch beperkt kan blijven. Dit wordt bereikt doordat de inrichting voor het koelen van het smeermiddel een koelmediumtoevoer omvat die uitmondt nabij of in de perspoort.The object of the invention is therefore to provide a compressor of the type described above, in which an optimum cooling of the lubricant is ensured, without the efficiency and the operational reliability being adversely affected, while the size of the device required for this purpose can still be limited. This is accomplished in that the lubricant cooling device includes a cooling medium supply that opens near or into the press port.

Het gecomprimeerde mengsel dat via de perspoort de compressor verlaat, bezit een hoge graad van turbulentie. Doordat het koelmedium juist op deze plaats wordt ingespoten, wordt in korte tijd en over een kort traject een grondige vermenging van het mengsel en het koelmedium ver kregen. Daardoor is een snelle en betrouwbare koeling van het mengsel door het verdampende koelmedium verzekerd. Dit is nodig om te voorkomen dat koudemiddel in vloeibare toestand in de olieafscheidingsinrichting afgescheiden wordt, met het gevaar dat in plaats van smeermiddel vloeibaar koudemiddel naar de compressor gevoerd wordt, bijvoorbeeld ter plaatse van de lagering.The compressed mixture leaving the compressor through the discharge port has a high degree of turbulence. Because the cooling medium is injected precisely at this location, a thorough mixing of the mixture and the cooling medium is obtained in a short time and over a short distance. This ensures fast and reliable cooling of the mixture by the evaporating cooling medium. This is necessary to prevent liquid refrigerant from being separated in the oil separator, with the risk that instead of lubricant liquid refrigerant is fed to the compressor, for example at the location of the bearing.

De koeling van het gecomprimeerde mengsel zou ook plaats kunnen vinden door de injectie van koudemiddelvloeistof op een punt na de perspoort. De turbulentie zal daar echter veel minder hevig zijn, hetgeen minder gunstig is voor een snelle koeling.The compressed mixture may also be cooled by the injection of refrigerant liquid at a point after the discharge port. However, the turbulence will be much less severe there, which is less favorable for rapid cooling.

Bij de bekende inrichting voor het koelen van het gecomprimeerde mengsel kan de koelwerking bevorderd worden door turbulentie op te wekken in bijvoorbeeld de persleiding tussen compressor en oliescheider. Dit gaat in de meeste gevallen echter gepaard met een drukval, hetgeen nadelig is voor het rendement.In the known device for cooling the compressed mixture, the cooling effect can be promoted by generating turbulence in, for example, the pressure pipe between compressor and oil separator. In most cases, however, this is accompanied by a pressure drop, which is detrimental to the efficiency.

De uitvinding kan toegepast worden bij elk soort rotatiecompressor. In het bijzonder kunnen in dit opzicht gunstige resultaten verkregen worden bij een dubbelschroefcompressor die is voorzien van een com-pressorstator met een gasdichte buitenste schaal alsmede een binnenste dubbelcilindrisch huis, waarbij het huis althans één in of nabij de perspoort uitmondende boring bevat.The invention can be applied to any kind of rotary compressor. In particular, favorable results can be obtained in this regard with a twin-screw compressor equipped with a compressor stator with a gastight outer shell as well as an inner double-cylindrical housing, the housing containing at least one bore opening in or near the discharge port.

Het koelmedium kan aan de boring toegevoerd worden door middel vein een leiding die met zijn ene eind uitmondt op het uitwendige van de schaal, en aan het andere eind aangesloten is op de boring.The cooling medium can be supplied to the bore by means of a conduit opening at one end to the exterior of the shell and connected at the other end to the bore.

Aangezien de schaal en het huis van de compressor tijdens bedrijf een verschillende temperatuur krijgen, zullen daartussen uitzet-tingsverschillen optreden. Bij voorkeur bezit de koelmediumtoevoer derhalve tussen schaal en huis een flexibel deel voor het opnemen van die uitzettingsverschillen.Since the scale and housing of the compressor will have different temperatures during operation, expansion differences will occur between them. Preferably, therefore, the cooling medium supply between shell and housing has a flexible part for accommodating those expansion differences.

Bijzonder goede resultaten worden verkregen indien het huis drie boringen bevat die regelmatig onder een hoek van in wezen 90° verdeeld zijn over de van de zijdelings op het huis uitmondende persopening af gekeerde helft van het huis. Door middel van deze drie boringen kan enerzijds voldoende koelmedium toegevoerd worden aan de perspoort, terwijl anderzijds de diameter van de boringen beperkt kan blijven. Dit is van belang om de mechanische sterkte van het huis op een voldoend hoog niveau te houden.Particularly good results are obtained if the housing has three bores which are regularly distributed at an angle of essentially 90 ° over the half of the housing facing away from the discharge opening which opens laterally on the housing. By means of these three bores, on the one hand, sufficient cooling medium can be supplied to the press port, while on the other hand, the diameter of the bores can remain limited. This is important to keep the mechanical strength of the housing at a sufficiently high level.

Bij voorkeur verloopt elke boring in een vlak loodrecht op de rotatieas van de compressororganen. Daardoor is verzekerd dat het inge spoten koelmedium niet terecht komt tussen deze compressororganen, hetgeen de werking daarvan nadelig zou beïnvloeden.Preferably, each bore extends in a plane perpendicular to the axis of rotation of the compressor members. This ensures that the injected cooling medium does not get between these compressor members, which would adversely affect their operation.

Vervolgens zal de uitvinding aan de hand van een in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld nader toegelicht worden.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the figures.

Figuur 1 toont een kringloopschema van een koelinstallatie waarin een schroefcompressor volgens de uitvinding is opgenomen.Figure 1 shows a circuit diagram of a cooling installation in which a screw compressor according to the invention is included.

Figuur 2 toont een bovenaanzicht, gedeeltelijke in doorsnede, van het huis van een dubbelschroefcompressor.Figure 2 shows a top view, partially in section, of the housing of a twin screw compressor.

Figuur 3 toont doorsnede III-III overeenkomstig figuur 2.Figure 3 shows section III-III according to figure 2.

In het in figuur 1 weergegeven schema is de schroefcompressor volgens de uitvinding aangeduid met 1. Door middel van deze schroefcompressor 1 wordt het koelmiddel gecomprimeerd. Via de persleiding 2 komt de met smeerolie vermengde koelvloeistof in de olieafscheidingsin-richting 3* waarin de smeerolie gescheiden wordt van het gasvormige, gecomprimeerde koelmedium. Vervolgens stroomt het koelmedium door de condensor 4, waarin condensatie optreedt, waarna bij 5 expansie optreedt. Ten slotte treedt in het koelelement 6 verdamping op waardoor de gewenste koelwerking wordt verkregen. Het verdampte, gasvormige koelmedium stroomt vervolgens weer naar de schroefcompressor 1, waarna de hiervoor beschreven cyclus zich herhaalt.In the diagram shown in figure 1, the screw compressor according to the invention is indicated by 1. The refrigerant is compressed by means of this screw compressor 1. The coolant mixed with lubricating oil enters through the pressure pipe 2 into the oil separator 3 * in which the lubricating oil is separated from the gaseous compressed cooling medium. The cooling medium then flows through the condenser 4, in which condensation occurs, after which expansion occurs at 5. Finally, evaporation occurs in the cooling element 6, whereby the desired cooling effect is obtained. The evaporated, gaseous cooling medium then flows back to the screw compressor 1, after which the above-described cycle is repeated.

Volgens de uitvinding wordt nu het vloeibaar gemaakte koelmedium, via leiding 7 en pomp 8, ingespoten in of nabij de perspoort 9 van de schroefcompressor 1. Daardoor wordt een zeer goede vermenging van het koelmedium met het door de schroefcompressor 1 geleverde mengsel bestaande uit gecomprimeerd koelmedium een olie verkregen. Het in de perspoort 9 verdampende, via leiding 7 toegevoerde koelmedium kan daardoor een uitstekende koelwerking uitoefenen op het door de schroefcompressor 1 gecomprimeerde mengsel, waardoor reeds na een stuk leiding 2 ter lengte van een meter de olie de gewenste temperatuur bereikt heeft. Door middel van oliepomp 22 kan de olie worden toegevoerd aan de olie-injectiepunten en de lagering van de compressor.According to the invention, the liquefied cooling medium is injected, via line 7 and pump 8, into or near the discharge port 9 of the screw compressor 1. This results in a very good mixing of the cooling medium with the mixture consisting of compressed cooling medium supplied by the screw compressor 1. obtained an oil. The cooling medium supplied via line 7 evaporating in the pressure port 9 can therefore exert an excellent cooling effect on the mixture compressed by the screw compressor 1, so that the oil has already reached the desired temperature after a length of line 2 of a meter. The oil can be supplied to the oil injection points and the bearing of the compressor by means of oil pump 22.

In figuur 2 is een doorsnede door een dubbelschroefcompressor getoond, ter hoogte van de als schroeven uitgevoerde compressieorganen 10, 11. De schroefcompressor bevat een buitenste schaal 12 alsmede een binnenste dubbelcilindrisch huis 13. welke stijf aan elkaar verbonden zijn. De schroeven 10 en 11 zijn op bekende wijze gelagerd, en worden eveneens op bekende wijze aangedreven door as 14. Door middel van de pijlen 15 is de toevoer van het te comprimeren medium weergegeven, door de pijl 16 de afvoer. Vanzelfsprekend wordt het te comprimeren medium aangezogen door de aanzuigpoort, en uit de schroefcompressor afgevoerd via de perspoort, die bij 17 schematisch is aangegeven. Zoals verder is weergegeven in figuur 2 monden in deze perspoort 17 toevoermiddelen 18 uit, via welke een koelmedium voor het koelen van het uit de schroef compressor afkomstige gecomprimeerde mengsel, dat ook olie bevat, te koelen.Figure 2 shows a cross section through a twin screw compressor, at the location of the compression members 10, 11 designed as screws. The screw compressor comprises an outer shell 12 and an inner double cylindrical housing 13. which are rigidly connected to each other. The screws 10 and 11 are mounted in a known manner, and are also driven in a known manner by shaft 14. Arrows 15 show the supply of the medium to be compressed, arrow 16 shows the discharge. Naturally, the medium to be compressed is drawn in through the suction port and discharged from the screw compressor through the discharge port, which is indicated schematically at 17. As further shown in Figure 2, feed means 18 open into this pressing port 17, via which a cooling medium for cooling the compressed mixture from the screw compressor, which also contains oil, is cooled.

In figuur 3 is duidelijker te zien hoe deze middelen 18 aangebracht zijn. In het dubbelcilindrische huis 13 zijn daartoe allereerst boringen 19 aangebracht, die aan de ene kant uitmonden in de perspoort 17 en aan de andere kant uitmonden op het uitwendige van dat dubbelcilindrische huis. Aldaar is op elke boring telkens een leiding 20 aangesloten, die via een schroefkoppeling 21 uitmondt op het uitwendige van de buitenste schaal 12 van de schroefcompressor.Figure 3 shows more clearly how these means 18 are arranged. To this end, bores 19 are first arranged in the double-cylindrical housing 13, which debouch on one side in the press port 17 and on the other side debouch on the exterior of that double-cylindrical housing. There, in each case, a conduit 20 is connected to each bore, which outlet leads via a screw coupling 21 to the exterior of the outer shell 12 of the screw compressor.

Door middel van de toevoerorganen 18 kan het koelmedium ingespoten worden in de perspoort, waar het gecomprimeerde mengsel dat ook olie bevat in zeer turbulente toestand verkeert. Dit betekent dat het koelmedium direkt vermengd wordt met dat mengsel, waardoor een goede warmte-uitwisseling wordt verkregen.By means of the feed members 18, the cooling medium can be injected into the pressure port, where the compressed mixture, which also contains oil, is in a very turbulent state. This means that the cooling medium is directly mixed with that mixture, whereby a good heat exchange is obtained.

De leidingen 20 kunnen flexibel zijn, om te verzekeren dat uit-zittinsverschillen tussen buitenste schaal 12 en het dubbelcilindrische huis 13 niet tot breuk kunnen leiden.Conduits 20 may be flexible to ensure that seat-out differences between outer shell 12 and the double-cylindrical housing 13 cannot lead to breakage.

Claims

Rotary compressor, such as a screw or spiral compressor, comprising a compressor stator and one or more rotatable compression members, the compressor stator comprising a suction port, a pressure port and a lubricant supply, the lubricant being for lubricating each compression member, for sealing of the gaps between the compression members and between the compression members and the compressor stator and for cooling the medium to be compressed during the compression process, and comprising a device for cooling the lubricant by injecting a cooling medium, characterized in that the device for the cooling of the lubricant includes a cooling medium supply that opens near or into the press port.

A twin screw compressor according to claim 1, comprising a compressor stator with a gastight outer shell and an inner double cylindrical housing, the housing comprising at least one bore opening in or near the discharge port.

The twin-screw compressor according to claim 2, wherein the shell contains at least one external pipe leading to the bore.

The twin screw compressor according to claim 3, wherein the cooling medium supply between shell and housing has a flexible part for accommodating expansion differences.

A twin screw compressor according to any one of claims 2-4, wherein the housing contains three bores which are regularly distributed at an angle of substantially 90 ° over the half of the housing facing away from the discharge opening laterally on the housing.

The twin screw compressor according to any one of claims 2-5, wherein each bore runs in a plane perpendicular to the axis of rotation of the compressor members.