RU2547211C2 - Dry screw compressor - Google Patents

Dry screw compressor Download PDF

Info

Publication number
RU2547211C2
RU2547211C2 RU2012104612/06A RU2012104612A RU2547211C2 RU 2547211 C2 RU2547211 C2 RU 2547211C2 RU 2012104612/06 A RU2012104612/06 A RU 2012104612/06A RU 2012104612 A RU2012104612 A RU 2012104612A RU 2547211 C2 RU2547211 C2 RU 2547211C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
compressor
male rotor
screw compressor
housing
Prior art date
Application number
RU2012104612/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012104612A (en
Inventor
Паоло КАВАТОРТА
Умберто ТОМЕИ
Original Assignee
Гарднер Денвер С.р.л.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=41723031&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2547211(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Гарднер Денвер С.р.л. filed Critical Гарднер Денвер С.р.л.
Publication of RU2012104612A publication Critical patent/RU2012104612A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2547211C2 publication Critical patent/RU2547211C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/082Details specially related to intermeshing engagement type pumps
    • F04C18/084Toothed wheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/50Bearings
    • F04C2240/52Bearings for assemblies with supports on both sides

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Compressor (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to the dry screw compressor for gas, in particular for air, for use in pressure applications, for example, for movement of pellets or powders or in water treatment applications, where it is necessary to transport large air volumes for starting and conducting of aerobic reactions, and in vacuum applications, for example, in gas, smokes or steam discharge applications. The screw compressor, the rotational speed of which is below 80 m/s, contains a housing (4) with one inlet (10) for suction gas fluid medium and at least one outlet (11) for compressed fluid medium, at least one male rotor (2) and at least one male rotor (3), engaged and located inside the housing (4). Certain ratio between the length (Lm) and external diameter of the male rotor (2) and the swirl angle of the male rotor (3) is offered. The compressor has low working pressure.
EFFECT: invention is aimed at creation of the dry screw compressor, which can operate at low pressure, with an intense flow and with thermodynamic efficiency typical for such type of machines.
6 cl, 4 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к винтовому компрессору сухого сжатия для газа, в частности воздуха, для использования в областях применения давления (например, при перемещении гранул или порошков, или при обработке воды, где необходимо перемещать большие объемы воздуха для запуска и содействия аэробным реакциям) и в областях применения вакуума (например, в системах выпуска газа, дымов или пара). В частности, настоящий винтовой компрессор сухого сжатия используют в применениях с низким дифференциальным давлением от 1 до 3 бар и с вакуумом до порогового абсолютного давления 150 мбар.The present invention relates to a dry compression screw compressor for gas, in particular air, for use in pressure applications (for example, when moving granules or powders, or when treating water where large volumes of air need to be moved to start and facilitate aerobic reactions) and vacuum applications (e.g. in gas, smoke or steam exhaust systems). In particular, a true dry compression screw compressor is used in applications with a low differential pressure of 1 to 3 bar and with a vacuum up to a threshold absolute pressure of 150 mbar.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Как известно, в области применения низкого дифференциального давления (меньше 1 бара) используют кулачковые компрессоры. Это компрессоры, в которых двухкулачковые роторы (обычно два или три кулачка) с параллельными осями сцеплены вместе и синхронно вращаются в противоположных направлениях.As you know, in the field of application of low differential pressure (less than 1 bar), cam compressors are used. These are compressors in which two-cam rotors (usually two or three cams) with parallel axes are coupled together and synchronously rotate in opposite directions.

Тем не менее эти кулачковые компрессоры, хотя и являются конструктивно простыми, экономичными и обеспечивают хороший поток, имеют низкий термодинамический коэффициент полезного действия.Nevertheless, these cam compressors, although they are structurally simple, economical and provide good flow, have a low thermodynamic efficiency.

Поэтому был разработан винтовой компрессор, способный работать при низком давлении, обеспечивать интенсивный поток и величину термодинамического коэффициента полезного действия машины внутреннего сгорания, но конструктивные характеристики которого были бы при этом как можно ближе к кулачковому компрессору.Therefore, a screw compressor was developed that can operate at low pressure, provide an intensive flow and thermodynamic efficiency of an internal combustion engine, but whose design characteristics would be as close as possible to a cam compressor.

Как известно, обычный винтовой компрессор под высоким давлением содержит по меньшей мере охватываемый ротор и по меньшей мере охватывающий ротор, сцепленные друг с другом при вращении вокруг соответствующих осей и заключенные в корпус. Каждый из двух роторов имеет винтообразные ребра, которые находятся в зацеплении с соответствующими винтообразными канавками другого ротора. На разрезе и охватываемого, и охватывающего ротора видно заданное количество зубьев, соответствующих их ребрам, а также заданное количество впадин, соответствующих их канавкам. Корпус имеет впуск для всасывания газа и выпуск (называемый также «нагнетательным выпуском») для сжатого газа. Всасываемый газ сжимают между двумя движущимися роторами и подают на выпуск под требуемым давлением.As is known, a conventional high-pressure screw compressor comprises at least a male rotor and at least a female rotor engaged with each other during rotation around respective axes and enclosed in a housing. Each of the two rotors has helical ribs that are meshed with the corresponding helical grooves of the other rotor. The section of both the male and female rotors shows a predetermined number of teeth corresponding to their ribs, as well as a predetermined number of cavities corresponding to their grooves. The housing has a gas inlet and an outlet (also called a “discharge outlet") for compressed gas. The suction gas is compressed between two moving rotors and fed to the outlet under the required pressure.

Кроме того, известно, что винтовые компрессоры сухого сжатия, обычно обозначенные как «безмасляные», в противоположность компрессорам с впрыском масла, широко используются там, где уровень загрязняющих веществ должен быть поддержан ниже заданного порогового процентного содержания (обычно очень низкого).In addition, it is known that dry compression screw compressors, commonly referred to as “oil-free”, in contrast to oil injected compressors, are widely used where contaminants should be kept below a predetermined threshold percentage (usually very low).

В последние годы некоторые производители предложили винтовые компрессоры сухого сжатия для дифференциального давления от 3 до 10 бар, тем самым приспосабливая технологию винтовых компрессоров с впрыском масла для применения под высоким давлением (выше 10 бар).In recent years, some manufacturers have proposed dry compression screw compressors for differential pressures from 3 to 10 bar, thereby adapting the technology of screw compressors with oil injection for high pressure applications (above 10 bar).

Однако производство таких винтовых компрессоров сухого сжатия является довольно сложным и затратным, поскольку необходимо учитывать значительные механические и термические нагрузки, которым подвергаются роторы. В частности, во избежание избыточного прогиба под нагрузкой соотношение между длиной и наружным диаметром охватываемого ротора обычно имеет величину между 1,5 и 1,8, причем это требование сильно ограничивает производительность компрессора и требует установки в компрессор редукторно-множительной конструкции для запуска роторов с очень высокими окружными скоростями, обычно >150 м/с.However, the production of such dry screw compressors is rather complicated and costly, since it is necessary to take into account the significant mechanical and thermal loads to which the rotors are subjected. In particular, in order to avoid excessive deflection under load, the ratio between the length and the outer diameter of the covered rotor is usually between 1.5 and 1.8, and this requirement greatly limits compressor performance and requires the installation of a gear-multiplier design in the compressor to start rotors with very high peripheral speeds, usually> 150 m / s.

Путем модифицирования нагнетательных выпусков компрессоры могут также быть использованы при дифференциальном давлении от 1 до 3 бар. Тем не менее недостаток этих компрессоров низкого давления состоит в том, что они конструктивно также сложны, как и компрессоры высокого давления.By modifying the discharge outlets, compressors can also be used at a differential pressure of 1 to 3 bar. However, the disadvantage of these low-pressure compressors is that they are structurally as complex as high-pressure compressors.

ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION

Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить винтовой компрессор сухого сжатия, который может работать под низким давлением, с интенсивным потоком и с термодинамическим коэффициентом полезного действия, типичным для такого вида машин.Thus, it is an object of the present invention to provide a dry compression screw compressor that can operate under low pressure, with an intensive flow and with a thermodynamic efficiency typical of this type of machine.

В частности, главной задачей настоящего изобретения является создание винтового компрессора сухого сжатия с низким дифференциальным давлением (от 1 до 3 бар) и с интенсивным потоком, являющегося конструктивно простым, экономичным и легким в техническом обслуживании.In particular, the main objective of the present invention is to provide a dry compression screw compressor with a low differential pressure (1 to 3 bar) and an intensive flow, which is structurally simple, economical and easy to maintain.

Кроме того, дополнительной задачей настоящего изобретения является создание винтового компрессора сухого сжатия, также пригодного для применения в вакууме, до порогового значения абсолютного давления 150 мбар.In addition, an additional object of the present invention is to provide a dry compression screw compressor, also suitable for use in a vacuum, up to a threshold absolute pressure of 150 mbar.

Определенная техническая цель и указанные задачи по существу решаются посредством винтового компрессора сухого сжатия, содержащего технические признаки, заявленные в независимом пункте 1 и в дополнительных пунктах, зависимых от пункта 1.A specific technical goal and these tasks are essentially solved by means of a dry compression screw compressor containing technical features declared in independent clause 1 and in additional clauses dependent on clause 1.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего приблизительного и, следовательно, неограничивающего описания винтового компрессора сухого сжатия, проиллюстрированного на приложенных чертежах, на которых:Additional characteristics and advantages of the present invention will become more apparent from the following approximate and therefore non-limiting description of a dry compression screw compressor, illustrated in the accompanying drawings, in which:

Фиг.1 представляет собой продольный разрез сухого винтового компрессора согласно настоящему изобретению,Figure 1 is a longitudinal section of a dry screw compressor according to the present invention,

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе продольном разрезе некоторых деталей, относящихся к винтовому компрессору сухого сжатия, который, в свою очередь, относится к винтовому компрессору сухого сжатия, представленному на фиг.1,Figure 2 is a perspective view in longitudinal section of some parts related to a screw compressor, dry compression, which, in turn, relates to a screw compressor, dry compression, shown in figure 1,

Фиг.3 представляет собой разрез (не в масштабе) роторов, использованных в компрессоре согласно фиг.1 и 2, иFigure 3 is a section (not to scale) of the rotors used in the compressor according to figures 1 and 2, and

Фиг.4 представляет собой схематичный вид (не в масштабе) в перспективе охватываемого ротора, использованного в винтовом компрессоре сухого сжатия согласно изобретению.Figure 4 is a schematic (not to scale) perspective view of a male rotor used in a dry compression screw compressor according to the invention.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Как видно на представленных чертежах, на фиг.1 показан винтовой компрессор сухого сжатия для газа, в частности воздуха, согласно изобретению.As can be seen in the drawings, FIG. 1 shows a dry compression screw compressor for gas, in particular air, according to the invention.

Компрессор 1 может быть использован и под давлением, и в вакууме.Compressor 1 can be used both under pressure and in vacuum.

Компрессор 1 содержит по меньшей мере охватываемый ротор 2 и по меньшей мере охватывающий ротор 3, находящиеся в зацеплении (фиг.1, 2, 3).Compressor 1 comprises at least a male rotor 2 and at least a female rotor 3 engaged (FIGS. 1, 2, 3).

В описанном и проиллюстрированном здесь варианте осуществления предусмотрен одинарный охватываемый ротор 2 и одинарный охватывающий ротор 3, заключенные в единственный корпус 4.In the embodiment described and illustrated herein, a single male rotor 2 and a single female rotor 3 are provided, enclosed in a single housing 4.

В частности, корпус 4 получают путем соединения двух сообщающихся цилиндров (не показаны) с тем, чтобы они образовывали единственную полость 5, вмещающую в себя роторы 2 и 3.In particular, the housing 4 is obtained by connecting two communicating cylinders (not shown) so that they form a single cavity 5 containing the rotors 2 and 3.

В альтернативном варианте осуществления (не показан) предусмотрено множество сопряженных пар охватываемых роторов 2 и охватывающих роторов 3.In an alternative embodiment (not shown), a plurality of mating pairs of male rotors 2 and female rotors 3 are provided.

Как показано на фиг.1, охватывающий ротор 3 закреплен шпонкой на валу 17 (имеющем ось (01) вращения), а охватываемый ротор 2 закреплен шпонкой на валу 18 (имеющем ось (02) вращения). В частности, первая ось (01) вращения размещена на некотором расстоянии (I) (общеизвестном как «межцентровое расстояние») от второй оси (02) вращения. Первая ось (01) вращения и вторая ось (02) вращения параллельны друг другу.As shown in FIG. 1, the female rotor 3 is secured with a key on the shaft 17 (having a rotation axis (01)), and the male rotor 2 is secured with a key on the shaft 18 (having a rotation axis (02)). In particular, the first axis of rotation (01) is located at a certain distance (I) (commonly known as the "center distance") from the second axis of rotation (02). The first axis of rotation (01) of rotation and the second axis of rotation (02) are parallel to each other.

Каждый из роторов 2 и 3 имеет винтообразные ребра, сцепленные с винтообразными канавками, образованными между соответствующими винтообразными ребрами другого ротора 2 и 3. Таким образом, в разрезе (фиг.3) показаны кулачки 6 (или зубья) и впадины 7 охватываемого ротора 2, находящиеся в зацеплении с соответствующими впадинами 8 и кулачками 9 (или зубьями) охватывающего ротора 3.Each of the rotors 2 and 3 has helical ribs engaged with helical grooves formed between the respective helical ribs of the other rotor 2 and 3. Thus, in section (Fig. 3) cams 6 (or teeth) and troughs 7 of the male rotor 2 are shown, meshed with the corresponding depressions 8 and cams 9 (or teeth) of the enclosing rotor 3.

Кроме того, на фиг.3 показаны некоторые размерные параметры, характеризующие профили роторов 2 и 3. В частности, видна наружная окружность (Cef) охватывающего ротора 3 и наружная окружность (Cem) охватываемого ротора 2.In addition, figure 3 shows some dimensional parameters characterizing the profiles of the rotors 2 and 3. In particular, the outer circumference (Cef) of the female rotor 3 and the outer circle (Cem) of the male rotor 2 are visible.

Кроме того, как показано на фиг.1, длина (Lm) охватываемого ротора 2 соответствует длине (Lf) охватывающего ротора 3.In addition, as shown in FIG. 1, the length (L m ) of the male rotor 2 corresponds to the length (L f ) of the female rotor 3.

Сопряженные профили, идентичные тем, что показаны на фиг.3, были описаны и предложены в международной заявке PCT/IB2010/051416 на имя Заявителя, содержание которой должно рассматриваться как составная часть настоящего подробного описания, поскольку в сочетании с описанными в дальнейшем геометрическими элементами оно позволяет увеличить до максимума производительность компрессора и уменьшить до минимума утечки газа, происходящие обычно в местах соединений между роторами, а также между роторами и их корпусом.Paired profiles identical to those shown in Fig. 3 were described and proposed in international application PCT / IB2010 / 051416 addressed to the Applicant, the contents of which should be considered as part of this detailed description, since in combination with the geometric elements described hereinafter allows to maximize compressor performance and minimize gas leaks, usually occurring at the joints between the rotors, as well as between the rotors and their casing.

По существу в пределах объема настоящего изобретения и со ссылкой конкретно на фиг.4 «угол закрутки» (φ) образован углом обычной винтовой линии 40 (описан головкой типового зуба), образованным между сегментом OA, соединяющим ось (02) охватываемого ротора 2 с винтовой линией 40 на первой концевой поверхности (nl) ротора 2, и сегментом O'B', также соединяющим ось (02) с винтовой линией 40 на второй концевой поверхности (n2) ротора 2, противоположной первой концевой поверхности (nl).Substantially within the scope of the present invention and with reference specifically to FIG. 4, the “twist angle” (φ) is formed by the angle of a conventional helix 40 (described by a typical tooth head) formed between the OA segment connecting the axis (02) of the male rotor 2 with the helical a line 40 on the first end surface (nl) of the rotor 2, and a segment O'B 'also connecting the axis (02) with a helix line 40 on the second end surface (n2) of the rotor 2 opposite the first end surface (nl).

Как также показано на фиг.4, ротор 2 содержит три винтовые линии 30, 40, 50, параллельные друг другу, описанные головками соответствующих зубьев.As also shown in figure 4, the rotor 2 contains three helical lines 30, 40, 50, parallel to each other, described by the heads of the respective teeth.

Кроме того, термин «длина (Lm)» охватываемого ротора 2 определяет расстояние между двумя концевыми плоскостями (n1), (n2), термин «шаг (Pz)» между двумя винтовыми линиями 30 и 40 определяет расстояние между точкой В и точкой B1, а термин «угол (φ) винтовой линии» определяет угол между касательной (r) к винтовой линии 40 в любой точке (P) и осью (02) охватываемого ротора 2.In addition, the term "length (Lm)" of the male rotor 2 defines the distance between the two end planes (n1), (n2), the term "step (Pz)" between the two helical lines 30 and 40 defines the distance between point B and point B1, and the term “helix angle (φ)” defines the angle between the tangent (r) to the helix 40 at any point (P) and the axis (02) of the male rotor 2.

Опытным путем было установлено, что соотношение между длиной (Lm) и наружным диаметром (Dm) охватываемого ротора 2 (см. также фиг.4) должно быть больше или равно 2 для увеличения до максимума производительности компрессора и, таким образом, вместе с сопряженными профилями кулачков роторов обеспечения интенсивных газовых потоков. Предпочтительно соотношение (Lm)/(Dm) составляет от 2 до 3. В этом контексте наружный диаметр (Dm) обозначает диаметр наружной окружности (Cem) охватываемого ротора 2 (фиг.3).It was experimentally established that the ratio between the length (Lm) and the outer diameter (Dm) of the covered rotor 2 (see also FIG. 4) should be greater than or equal to 2 in order to maximize the performance of the compressor and, thus, together with the mating profiles rotor cams provide intense gas flows. Preferably, the ratio (Lm) / (Dm) is from 2 to 3. In this context, the outer diameter (Dm) refers to the outer circumference (Cem) of the male rotor 2 (FIG. 3).

Кроме того, было установлено, что для увеличения до максимума производительности компрессора при прочих равных геометрических размерах максимальная величина угла (φ) закрутки должна составлять 300°, фактически с увеличением величины угла (φ) закрутки и при одинаковой длине (Lm), одинаковом диаметре (Dm) и одинаковом профиле зуба охватываемого ротора 2 перекрытие между зубьями двух роторов 2 и 3 в результате увеличивается с последующим снижением общей производительности компрессора 1.In addition, it was found that in order to maximize compressor performance, all other things being equal, the maximum twist angle (φ) should be 300 °, in fact with an increase in the twist angle (φ) and with the same length (Lm) and the same diameter ( Dm) and the same tooth profile of the male rotor 2, the overlap between the teeth of the two rotors 2 and 3 as a result increases, with a subsequent decrease in the overall performance of the compressor 1.

Кроме того, величины (Lm), (Pz) и углы (tp), (φ) геометрически связаны друг с другом.In addition, the quantities (Lm), (Pz) and the angles (tp), (φ) are geometrically connected with each other.

Следовательно, расчетным путем можно установить оптимальные величины параметров (Lm), (Dm), (Pz), (φ) для определения оптимальной величины «угла (φ) закрутки», обеспечивающей максимальный газовый поток при пониженной окружной скорости охватываемого ротора 2 и при пониженном давлении.Therefore, by calculating it is possible to establish the optimal values of the parameters (Lm), (Dm), (Pz), (φ) to determine the optimal value of the "angle (φ) of the twist", providing maximum gas flow at a reduced peripheral speed of the covered rotor 2 and at a reduced pressure.

Предпочтительно количество кулачков 6 охватываемого ротора 2 отличается от количества кулачков 9 охватывающего ротора 3. В частности, количество кулачков 6 охватываемого ротора 2 меньше количества кулачков 9 охватывающего ротора 3 по меньшей мере на единицу. Например, в описанном и проиллюстрированном здесь варианте осуществления количество кулачков 6 охватываемого ротора 2 соответствует трем, при этом количество кулачков 9 охватывающего ротора 3 соответствует пяти. В другом варианте осуществления (не показан) количество кулачков 6 охватываемого ротора 2 соответствует четырем, при этом количество кулачков 9 охватывающего ротора 3 соответствует шести.Preferably, the number of cams 6 of the male rotor 2 is different from the number of cams 9 of the female rotor 3. In particular, the number of cams 6 of the female rotor 2 is less than the number of cams 9 of the female rotor 3 by at least one. For example, in the embodiment described and illustrated here, the number of cams 6 of the male rotor 2 corresponds to three, while the number of cams 9 of the female rotor 3 corresponds to five. In another embodiment (not shown), the number of cams 6 of the male rotor 2 corresponds to four, while the number of cams 9 of the female rotor 3 corresponds to six.

Два ротора 2 и 3 удерживаются во взаимном положении посредством синхронизирующей зубчатой передачи, образованной двумя шестернями 20a и 20b известного типа (фиг.1).The two rotors 2 and 3 are held in relative position by means of a synchronizing gear train formed by two gears 20a and 20b of a known type (FIG. 1).

Очевидно, для обеспечения надлежащей работы компрессора 1 передаточное число между синхронизирующими шестернями 20a и 20b должны быть равно соотношению, существующему между количеством зубьев двух роторов 2 и 3.Obviously, to ensure proper operation of compressor 1, the gear ratio between the synchronizing gears 20a and 20b must be equal to the ratio existing between the number of teeth of the two rotors 2 and 3.

Предпочтительно приводным валом является вал 17, на котором охватывающий ротор 3 закреплен шпонкой, поскольку на нем больше зубьев, так что вращение этого вала 17 соответствует заполнению большего количества зазоров и, более конкретно, большему объему, перемещаемому компрессором 1.Preferably, the drive shaft is a shaft 17 on which the enclosing rotor 3 is secured with a key, since there are more teeth on it, so that the rotation of this shaft 17 corresponds to filling more gaps and, more specifically, a larger volume moved by the compressor 1.

Как более подробно показано на фиг.2, корпус 4 имеет впуск 10 для засасывания газовой текучей среды, ее протекания согласно стрелке (F1) и по меньшей мере один выпуск 11 (или нагнетательный выпуск) для сжатия протекающей согласно стрелке (F2) текучей среды. Выпуск 11 образует отверстие 12, выполненное в корпусе 4.As shown in more detail in FIG. 2, the housing 4 has an inlet 10 for sucking in the gas fluid, flowing it according to arrow (F1) and at least one outlet 11 (or pressure outlet) for compressing the fluid flowing according to arrow (F2). The outlet 11 forms an opening 12 made in the housing 4.

В компрессоре 1 использованы подшипники известного типа. В частности, радиальные нагрузки воспринимаются первым узлом 19a радиальных шариковых подшипников, расположенных рядом с впуском 10, а также вторым узлом 19b цилиндрических шариковых подшипников, расположенных рядом с выпуском 11. С другой стороны, аксиальные нагрузки воспринимаются третьим узлом 19c шариковых подшипников с косым упором, расположенных рядом с подшипниками второго узла 19b.In compressor 1, bearings of a known type are used. In particular, radial loads are perceived by the first radial ball bearing assembly 19a located adjacent to the inlet 10, and also the second cylindrical ball bearing assembly 19b located adjacent to the outlet 11. On the other hand, axial loads are perceived by the third oblique ball bearing assembly 19c, located adjacent to the bearings of the second node 19b.

В конкретном варианте осуществления, показанном на фиг.1, компрессор 1 снабжен электрическим двигателем, ротор которого предпочтительно закреплен шпонкой на валу охватывающего ротора 3 для запуска его вращения вокруг первой оси вращения (01). Предпочтительно двигатель 16 представляет собой двигатель с постоянным магнитом. Предпочтительно двигатель с постоянным магнитом 16 является двигателем с водяным охлаждением. В качестве альтернативного варианта может быть использован двигатель с постоянным магнитом с воздушным охлаждением.In the specific embodiment shown in FIG. 1, the compressor 1 is provided with an electric motor, the rotor of which is preferably mounted with a key on the shaft of the female rotor 3 to start its rotation around the first axis of rotation (01). Preferably, the motor 16 is a permanent magnet motor. Preferably, the permanent magnet motor 16 is a water-cooled motor. Alternatively, an air-cooled permanent magnet motor can be used.

Как отмечено выше, двигатель 16 предпочтительно закреплен шпонкой на валу 17 охватывающего ротора 3, то есть он выровнен с валом 17.As noted above, the motor 16 is preferably mounted with a key on the shaft 17 of the female rotor 3, that is, it is aligned with the shaft 17.

Когда не требуется изменения скорости роторов 2 и 3, компрессор 1 может быть подсоединен к электрическому двигателю (не показан) посредством «ременного» привода (не показан).When speed changes of rotors 2 and 3 are not required, compressor 1 can be connected to an electric motor (not shown) via a “belt” drive (not shown).

Работа винтового компрессора сухого сжатия согласно настоящему изобретение описана далее.The operation of a dry compression screw compressor according to the present invention is described below.

Газ (например, воздух) всасывается компрессором 1 и через впуск 10 поступает в корпус 4 (фиг.1, 2). При вращении винтообразные ребра охватывающего ротора 3 вступают в зацепление с винтообразными канавками охватываемого ротора 2 и наоборот. В вариантах осуществления, где отсутствует контакт между роторами 2 и 3, надлежащее передаточное число/коэффициент умножения между роторами 2 и 3 приводится в действие посредством синхронизирующих шестерен 20a и 20b.Gas (for example, air) is absorbed by the compressor 1 and through the inlet 10 enters the housing 4 (Fig.1, 2). During rotation, the helical ribs of the female rotor 3 engage with the helical grooves of the male rotor 2 and vice versa. In embodiments where there is no contact between the rotors 2 and 3, the proper gear ratio / multiplication factor between the rotors 2 and 3 is driven by the synchronizing gears 20a and 20b.

При продольном прохождении по корпусу 4, газ сжимается между «витками» двух вращающихся роторов 2 и 3, и, таким образом, достигает выпуска 11.During the longitudinal passage through the housing 4, the gas is compressed between the "turns" of the two rotating rotors 2 and 3, and thus reaches the outlet 11.

Первый вариант осуществления, в котором отверстие 12 выполнено в боковой поверхности корпуса 4, использован для «промежуточных» степеней R сжатия, например, имеющих величину между 1 и 4, а во втором варианте осуществления отверстие 12 расположено вблизи конца корпуса 4 (на плоскости (n1), фиг.1), это последнее решение выбрано для «высоких» степеней сжатия (R), например, имеющих величину от 4 до 10. Оба варианта осуществления могут быть снабжены формообразующим средством (не показано), определяющим действительный размер отверстия 12, соответствующий требуемой степени (R) сжатия.The first embodiment, in which the hole 12 is made in the side surface of the housing 4, is used for “intermediate” compression ratios R, for example, between 1 and 4, and in the second embodiment, the hole 12 is located near the end of the housing 4 (on the plane (n1 1), this last solution is chosen for “high” compression ratios (R), for example, having a value from 4 to 10. Both embodiments can be equipped with forming means (not shown) that determines the actual size of the hole 12, corresponding to t ebuemoy degree (R) compression.

В вышеупомянутом описании четко показаны характеристики винтового компрессора сухого сжатия согласно настоящему изобретению, а также его преимущества.The above description clearly shows the characteristics of a dry compression screw compressor according to the present invention, as well as its advantages.

В частности, соотношение между длиной и наружным диаметром охватываемого ротора (больше или равно двум) обеспечено низким дифференциальным давлением (от 1 до 3 бар) или пороговым абсолютным давлением в 150 мбар для применения в вакууме.In particular, the ratio between the length and the outer diameter of the male rotor (greater than or equal to two) is ensured by a low differential pressure (from 1 to 3 bar) or a threshold absolute pressure of 150 mbar for use in vacuum.

Соответственно, выбор геометрии профиля и работа компрессора посредством вала 10 охватывающего ротора позволяет увеличить до максимума производительность компрессора при одинаковой длине роторов, что позволяет достичь требуемой интенсивности потока при окружной скорости охватываемого ротора 2 меньше 80м/с.Accordingly, the choice of the profile geometry and the operation of the compressor by means of the shaft 10 of the female rotor allows to maximize the performance of the compressor with the same length of the rotors, which allows to achieve the desired flow rate at a peripheral speed of the male rotor 2 less than 80 m / s

Кроме того, геометрия профилей двух сцепленных роторов позволяет получить более короткую контактную линию между роторами при лучшем уплотнении, что снижает просачивание газа.In addition, the geometry of the profiles of the two interlocked rotors allows you to get a shorter contact line between the rotors with better sealing, which reduces gas leakage.

Кроме того, поскольку компрессор работает с окружными скоростями охватываемого ротора меньше 80м/с, окружная скорость охватывающего ротора даже ниже, и, таким образом, ротор электрического двигателя может быть закреплен шпонкой непосредственно на валу охватывающего ротора (то есть без размещения повышающих редукторов), что позволяет получить конструктивно простой, компактный и имеющий высокую энергоэффективность компрессор. При этом применяется коэффициент умножения синхронизирующих шестерен роторов, соответствующий соотношению между количеством кулачков охватывающего ротора и количеством кулачков охватываемого ротора (в описанном варианте осуществления он соответствует 5/3=1,66667). Это позволяет избежать использования встроенных в компрессор зубчатых умножителей, что в итоге дает преимущество в отношении простоты конструкции, компактности, затрат и уровня шумов.In addition, since the compressor operates at peripheral speeds of the male rotor of less than 80 m / s, the peripheral speed of the female rotor is even lower, and thus the rotor of the electric motor can be mounted with a key directly on the shaft of the female rotor (i.e. without placing boost gears), which allows you to get a structurally simple, compact and having high energy efficiency compressor. In this case, the multiplication factor of the synchronizing gears of the rotors is applied, which corresponds to the ratio between the number of cams of the female rotor and the number of cams of the female rotor (in the described embodiment, it corresponds to 5/3 = 1.66667). This avoids the use of gear multipliers integrated in the compressor, which ultimately gives an advantage in terms of simplicity of design, compactness, cost and noise level.

Кроме того, энергоэффективность компрессора обеспечивается также использованием двигателя с постоянным магнитом, отличающимся низким потреблением в широком диапазоне скоростей. В частности, этот тип двигателя с постоянным магнитом имеет большую эффективность, чем трехфазный асинхронный электрический двигатель, используемый в известном уровне техники, особенно на пониженных скоростях. Кроме того, использование двигателя с постоянным магнитом с водяным охлаждением позволяет уменьшить размеры и веса двигателя, что обеспечивает его непосредственное расположение на валу охватывающего ротора, с использованием радиальных подшипников компрессора.In addition, the energy efficiency of the compressor is also ensured by the use of a permanent magnet motor, characterized by low consumption over a wide speed range. In particular, this type of permanent magnet motor is more efficient than the three-phase asynchronous electric motor used in the prior art, especially at reduced speeds. In addition, the use of a water-cooled permanent magnet motor reduces the size and weight of the motor, which allows it to be located directly on the shaft of the enclosing rotor using radial compressor bearings.

И, наконец, оптимизация энергоэффективности также достигается благодаря нагнетательному выпуску, размеры которого изменяются в зависимости от требуемой степени сжатия, что способствует созданию чрезвычайно гибкого и модульного компрессора.And finally, the optimization of energy efficiency is also achieved thanks to the discharge outlet, the dimensions of which vary depending on the required compression ratio, which contributes to the creation of an extremely flexible and modular compressor.

Claims (6)

1. Винтовой компрессор (1) сухого сжатия с охватываемым ротором (2), окружная скорость которого меньше 80 м/с, содержащий корпус (4), имеющий впуск (10) для всасывания газовой текучей среды и по меньшей мере один выпуск (11) для сжатой текучей среды, по меньшей мере один охватываемый ротор (2) и по меньшей мере один охватывающий ротор (3), находящиеся в зацеплении и расположенные внутри корпуса (4), отличающийся тем, что соотношение между длиной (Lm) и наружным диаметром охватываемого ротора (2) больше или равно двум, при этом угол (φ) закрутки охватываемого ротора (2) меньше или равен 300°, и тем, что имеет низкое рабочее давление, характеризующееся 1) низким дифференциальным давлением от 1 до 3 бар и/или 2) абсолютным давлением до 150 мбар в применениях с вакуумом.1. Screw compressor (1) dry compression with a male rotor (2), the peripheral speed of which is less than 80 m / s, containing a housing (4) having an inlet (10) for suction of a gas fluid and at least one outlet (11) for compressed fluid, at least one male rotor (2) and at least one female rotor (3) meshed and located inside the housing (4), characterized in that the ratio between the length (Lm) and the outer diameter of the male the rotor (2) is greater than or equal to two, while the angle (φ) of the twist of the covered p the opening (2) is less than or equal to 300 °, and that it has a low working pressure, characterized by 1) low differential pressure from 1 to 3 bar and / or 2) absolute pressure up to 150 mbar in vacuum applications. 2. Компрессор (1) по п.1, отличающийся тем, что приводной вал представляет собой вал (17), на котором посредством шпонки закреплен охватывающий ротор (3).2. The compressor (1) according to claim 1, characterized in that the drive shaft is a shaft (17), on which the enclosing rotor (3) is fixed by means of a key. 3. Компрессор (1) по п.2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит электрический двигатель (16), функционально воздействующий на вал (17) охватывающего ротора (3) для запуска его вращения вокруг первой оси (01) вращения.3. The compressor (1) according to claim 2, characterized in that it further comprises an electric motor (16), functionally acting on the shaft (17) of the enclosing rotor (3) to start its rotation around the first axis of rotation (01). 4. Компрессор (1) по п.3, отличающийся тем, что ротор электрического двигателя (16) закреплен посредством шпонки на валу (17) охватывающего ротора (3).4. The compressor (1) according to claim 3, characterized in that the rotor of the electric motor (16) is fixed by means of a dowel on the shaft (17) of the enclosing rotor (3). 5. Компрессор (1) по п.3 или 4, отличающийся тем, что электрический двигатель (16) представляет собой двигатель с постоянным магнитом.5. The compressor (1) according to claim 3 or 4, characterized in that the electric motor (16) is a permanent magnet motor. 6. Компрессор (1) по п.1, отличающийся тем, что выпуск (11) образует отверстие (12), выполненное в корпусе (4), при этом действительный размер отверстия (12) выполнен с возможностью изменения формообразующим средством для получения заданной степени (R) сжатия. 6. The compressor (1) according to claim 1, characterized in that the outlet (11) forms a hole (12) made in the housing (4), while the actual size of the hole (12) is configured to change the forming means to obtain a given degree (R) compression.
RU2012104612/06A 2009-07-10 2010-07-09 Dry screw compressor RU2547211C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000054A ITPR20090054A1 (en) 2009-07-10 2009-07-10 DRY SCREW COMPRESSOR
ITPR2009A000054 2009-07-10
PCT/IB2010/001706 WO2011004257A2 (en) 2009-07-10 2010-07-09 Dry screw driver

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012104612A RU2012104612A (en) 2013-08-20
RU2547211C2 true RU2547211C2 (en) 2015-04-10

Family

ID=41723031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012104612/06A RU2547211C2 (en) 2009-07-10 2010-07-09 Dry screw compressor

Country Status (14)

Country Link
US (1) US20120201708A1 (en)
EP (1) EP2452074B1 (en)
JP (1) JP5647239B2 (en)
KR (1) KR101799411B1 (en)
CN (1) CN102575673B (en)
AU (2) AU2010269955A1 (en)
BR (1) BR112012000602A2 (en)
DK (1) DK2452074T3 (en)
ES (1) ES2429526T3 (en)
HK (1) HK1170286A1 (en)
IT (1) ITPR20090054A1 (en)
PL (1) PL2452074T3 (en)
RU (1) RU2547211C2 (en)
WO (1) WO2011004257A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689237C2 (en) * 2015-04-17 2019-05-24 Атлас Копко Эрпауэр, Намлозе Веннотсхап Screw compressor
RU2723469C2 (en) * 2015-08-11 2020-06-11 Кэрриер Корпорейшн Compressor, steam compression plant and methods of their operation and assembly

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202013001817U1 (en) * 2013-02-26 2014-06-04 Vemag Maschinenbau Gmbh Arrangement of tight closing screw conveyors
CN109931263A (en) * 2019-03-08 2019-06-25 西安航天动力研究所 A kind of dry type shielding vacuum pump

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR953057A (en) * 1946-07-18 1949-11-30 Ljungstroms Angturbin Ab Improvements to compressors and worm gear motors
US3913346A (en) * 1974-05-30 1975-10-21 Dunham Bush Inc Liquid refrigerant injection system for hermetic electric motor driven helical screw compressor
SU1333846A1 (en) * 1985-10-16 1987-08-30 Ленинградский технологический институт холодильной промышленности Screw compressor
WO2003098048A1 (en) * 2002-05-20 2003-11-27 Sandvik Ab Methods and apparatus for unloading a screw compressor

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO117317B (en) * 1964-03-20 1969-07-28 Svenska Rotor Maskiner Ab
FR1528286A (en) * 1966-06-22 1968-06-07 Atlas Copco Ab Improvements to helical rotor machines
US3424373A (en) * 1966-10-28 1969-01-28 John W Gardner Variable lead compressor
US3807911A (en) * 1971-08-02 1974-04-30 Davey Compressor Co Multiple lead screw compressor
JPS61152990A (en) * 1984-12-26 1986-07-11 Hitachi Ltd Screw vacuum pump
JPH079239B2 (en) * 1984-04-11 1995-02-01 株式会社日立製作所 Screw vacuum pump
JPS6412092A (en) * 1987-07-01 1989-01-17 Kobe Steel Ltd Vacuum pump of screw type
JPH01163486A (en) * 1987-09-09 1989-06-27 Kobe Steel Ltd Slide valve type screw compressor
US5066205A (en) * 1989-05-19 1991-11-19 Excet Corporation Screw rotor lobe profile for simplified screw rotor machine capacity control
JPH08296578A (en) * 1995-04-26 1996-11-12 Kobe Steel Ltd Intake noise reducing mechanism for screw compressor/ refrigerator
US5580232A (en) * 1995-05-04 1996-12-03 Kobelco Compressors (America), Inc. Rotor assembly having a slip joint in the shaft assembly
JP2001140784A (en) * 1999-11-17 2001-05-22 Teijin Seiki Co Ltd Vacuum pump
JP4282867B2 (en) * 2000-03-15 2009-06-24 ナブテスコ株式会社 Screw rotor and screw machine
JP4190721B2 (en) * 2000-12-04 2008-12-03 株式会社日立製作所 Oil-free screw compressor
US20030223897A1 (en) * 2002-06-03 2003-12-04 Jim Ferentinos Two-stage rotary screw fluid compressor
JP4147891B2 (en) * 2002-10-16 2008-09-10 ダイキン工業株式会社 Variable VI inverter screw compressor
JP2005083194A (en) * 2003-09-04 2005-03-31 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Screw compressor
JP2005214103A (en) * 2004-01-30 2005-08-11 Denso Corp Screw compression device
JP4521344B2 (en) * 2005-09-30 2010-08-11 株式会社日立産機システム Oil-cooled screw compressor
US20070241627A1 (en) * 2006-04-12 2007-10-18 Sullair Corporation Lubricant cooled integrated motor/compressor design
US20080181803A1 (en) * 2007-01-26 2008-07-31 Weinbrecht John F Reflux gas compressor
DE102008019449A1 (en) * 2007-04-18 2008-10-23 Alfavac Gmbh Bearing for dry-compressing screw pump, has non-fixed bearing with inner ring race firmly placed on cylinder sleeve, and inner ring of non-fixed bearing sealed with sealing ring between cylinder sleeve and spindle rotor shaft end
WO2009041942A1 (en) * 2007-09-26 2009-04-02 Carrier Corporation Refrigerant vapor compression system operating at or near zero load
KR101513772B1 (en) 2008-10-31 2015-04-22 퀄컴 인코포레이티드 Using magnetometer with a positioning system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR953057A (en) * 1946-07-18 1949-11-30 Ljungstroms Angturbin Ab Improvements to compressors and worm gear motors
US3913346A (en) * 1974-05-30 1975-10-21 Dunham Bush Inc Liquid refrigerant injection system for hermetic electric motor driven helical screw compressor
SU1333846A1 (en) * 1985-10-16 1987-08-30 Ленинградский технологический институт холодильной промышленности Screw compressor
WO2003098048A1 (en) * 2002-05-20 2003-11-27 Sandvik Ab Methods and apparatus for unloading a screw compressor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
САКУН И.А. Винтовые компрессоры, Ленинград, Машиностроение, 1970, с.13, с.285, с.302, с.303, с.372-379. АНДРЕЕВ П.А. Винтовые компрессорные машины, Ленинград, СУДПРОМГИЗ, 1961, с.99, с.131. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689237C2 (en) * 2015-04-17 2019-05-24 Атлас Копко Эрпауэр, Намлозе Веннотсхап Screw compressor
RU2723469C2 (en) * 2015-08-11 2020-06-11 Кэрриер Корпорейшн Compressor, steam compression plant and methods of their operation and assembly
US10830239B2 (en) 2015-08-11 2020-11-10 Carrier Corporation Refrigeration compressor fittings

Also Published As

Publication number Publication date
CN102575673B (en) 2015-12-16
AU2016216518A1 (en) 2016-09-01
KR20120065999A (en) 2012-06-21
WO2011004257A2 (en) 2011-01-13
HK1170286A1 (en) 2013-02-22
DK2452074T3 (en) 2013-09-30
EP2452074A2 (en) 2012-05-16
JP5647239B2 (en) 2014-12-24
RU2012104612A (en) 2013-08-20
JP2012533016A (en) 2012-12-20
AU2010269955A1 (en) 2012-03-01
ITPR20090054A1 (en) 2011-01-11
EP2452074B1 (en) 2013-07-03
KR101799411B1 (en) 2017-11-20
CN102575673A (en) 2012-07-11
US20120201708A1 (en) 2012-08-09
WO2011004257A3 (en) 2011-10-27
BR112012000602A2 (en) 2020-08-11
ES2429526T3 (en) 2013-11-15
PL2452074T3 (en) 2013-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8827669B2 (en) Screw pump having varying pitches
US20140056747A1 (en) Rotational clap suction/pressure device
KR20040035885A (en) Screw type vacuum pump
RU2547211C2 (en) Dry screw compressor
US20120230858A1 (en) Screw pump
CN111120328B (en) Claw type pump rotor tooth form
CA2347781C (en) Twin helical rotors for installation in displacement machines for compressible media
US20050089414A1 (en) Screw rotor and screw rotor compressor
CN201013589Y (en) Conical double helical lobe compressor actuating devive
JP2003522889A (en) Device with cooperating helical blade
CN113167275A (en) Screw compressor
CN212508795U (en) Multi-point meshing screw rotor of double-screw pump
CN112780553A (en) Rotor subassembly, compressor and air conditioner
CN111878397A (en) Air compressor and expander of variable pitch screw rod
CN210422766U (en) Fluid energy conversion device and rotary engine
CN210422767U (en) Energy conversion device based on fluid volume change
CN210422765U (en) Energy conversion device based on fluid volume change
CN210509375U (en) Fluid energy conversion device and rotary engine
CN210460855U (en) Fluid energy conversion device and rotary engine
RU227569U1 (en) Double rotor machine
WO2013156789A2 (en) Screw machine with variable diameter rotors
RU2779870C1 (en) Dry gas pump and a set of multiple dry gas pumps
CN208803999U (en) Dry type double-screw compressor and fuel cell module
CN204126893U (en) Air condition compressor
US12031536B2 (en) Screw compressor and screw rotor

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant