SE462232B - Skruvkompressor med oljedraenering - Google Patents

Description

462 2352 2 Med hänsyn till det tillgängliga kylfluidets temperatur och den praktiskt möjliga storleken hos oljekylaren kommer emellertid den i kompressorn införda oljan att ha en temperatur som avse- värt överstiger temperaturen hos det arbetsfluidum som.skall komprimeras. Kontakten mellan arbetsfluidet och oljan av högre temperatur under inströmningsfasen resulterar i upphettning av arbetsfluidet och därmed i en minskning av den volumetriska verkningsgraden. Det krävs vidare ett avsevärt arbete för inströmningen av olja från lágtryckskanalen genom lágtrycks- porten in till arbetsrummet. Dessutom strömmar en viss del av oljan genom hanrotorns borrning och mäste accelereras till den höga hastigheten hos dess lobtoppar.

Ett speciellt problem uppkommer vid kompressorer som utgör en del i en kylprocess med ett arbetsfluidum av sádant slag som är i hög grad lösligt i olja, såsom de fluider som vanligtvis benämnes Freon och som är kommersiellt kända under beteckningar som R-12 och R-22. Den olja som tillföres kamrarna i ändsektio- nerna för lagersmörjning, axeltätning, axialkraftsbalansering och liknande syften har normalt ett tryck som överstiger trycket i kompressorns högtryckskanal, och den mängd arbets- fluidum som är löst däri är avsevärd. Dä kamrarna dräneras till lägtryckskanalen förángas merparten av arbetsfluidet ur oljan eftersom lösligheten avtar med avtagande tryck. Den mängd arbetsfluidum som pà detta sätt tillföres làgtryckskanalen är sä stor att den upptar en betydande del av kompressorns depla- cement.

Samma mängd arbetsfluidum löses i oljan under kompressionen. Pá grund av detta kommer den mängd arbetsfluidum som passerar kompressorn och cirkulerar genom hela processen att bli mycket mindre än kompressorns nominella kapacitet eller med andra ord kompressorns volumetriska verkningsgrad kommer att bli lag. a 462 232 Alla de ovan nämnda faktorerna blir mer accentuerade ju mindre kompressorns dimensioner är eftersom den mängd olja som till- föres kamrarna i ändsektionerna inte kan reduceras i samma grad som minskningen av mängden arbetsfluidum som passerar genom kompressorn.

US-A-3,462,072 visar en skruvkompressor vid vilken de ovan beskrivna problemen undvikes genom att kamrarna i högtrycks- ändsektionen är dränerade inte till làgtryckskanalen utan till kompressorns arbetsrum genom en öppning i arbetsrummets vägg.

Vid den i figur 3 visade utföringsformen dräneras även kamrarna i lågtrycksändsektionen till arbetsrummet genom denna öppning.

Ehuru denna konstruktion undviker de ovan diskuterade problemen kan den användas på ett tillfredsställande sätt endast då trycken i lagerkamrarna pà vardera sidan är på ungefär samma nivå. Ofta är fallet att trycket i kamrarna i högtrycksänd- sektionen är högre än det i kamrarna i lágtrycksändsektionen.

Dá dessa tryck kortslutes genom dräneringssystemet finns en risk att högtrycksoljan strömmar in i kamrarna i làgtrycksänd- sektionen.

GB-A-1 599 413 visar ett annat exempel på dränering av lager- kamrarna. Lagerkamrarna i högtrycksändsektionen är genom en kanal förbundna med växelhuset, och oljan från kamrarna i båda ändsektionerna dräneras sedan fràn växelhuset till arbetsrummet genom en gemensam öppning i mantelväggen. Oljan fràn kamrarna i högtrycksändsektionen mäste således cirkulera genom växelhusets sump, och konstruktionen erfordrar speciella förbindningar för detta.

SE patent nr. 438 184 visar ytterligare ett dräneringssystem, vid vilket system lagerkamrarna i högtrycksändsektionen dräne- ras till en kompressionskammare i arbetsrummet, medan oljan från lagren i làgtrycksändsektionen tillsammans med oljan från växelhuset samlas i en oljesump. Eftersom sumpen är belägen under kompressorn kan oljan från sumpen ej dräneras till en ¿62 233 4 kompressionskammare eller sugkanalen. Den dräneras därför till en expanderande kammare som bildas av rotorerna innan denna kammare bringas i kommunikation med sugporten och börjar fyllas med luft. Det vakuum som därmed bildas är tillräckligt för att suga oljan från dess lägre nivå. Detta system är av ett mycket speciellt slag och om det skulle komma till användning i sådana fall då oljans tryck i kamrarna i làgtrycksändsektionen över- stiger inloppstrycket så skulle de inledningsvis diskuterade nackdelarna uppträda. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att förbättra ett oljedräneringssystem av ett slag liknande det som visas i US-A-3,462,072 och åstadkomma oljedränering fràn lagerkamrarna i de tvâ ändsektionerna pà ett nytt och bättre sätt.

Detta ändamål har enligt uppfinningen ernàtts genom att en kompressor av det inledningsvis specificerade slaget är försedd med första dräneringsorgan förbindande nämnda första kamrar med en första öppning i nämnda väggar hos arbetsrummet för dräne- ring av vätska fràn nämnda första kamrar och andra dränerings- organ förbindande nämnda andra kamrar med en andra öppning i nämnda väggar hos arbetsrummet för dränering av vätska från nämnda andra kamrar varvid nämnda första öppning mynnar i en kompressionskammare i arbetsrummet i ett omrâde där nämnda kompressionskammare är i ett läge, i vilket den är avskuren frán kommunikation med inloppsporten eller strax före detta, och nämnda andra öppning mynnar i en kompressionskammare, i vilken trycket är högre än i den kompressionskammare, i vilken nämnda första öppning mynnar.

Eftersom dräneringssystemet för kamrarna i högtrycksändsektio- nen är skilt frän det för kamrarna i làgtrycksändsektionen och varje system har sin egen öppning i arbetsrummets vägg kan ej kortslutning uppträda och det är sàlees ej någon risk att vätskan fràn kamrarna i högtrycksändsektionen strömmar över till kamrarna i làgtrycksändsektionen. s 462 252 Trycket hos vätskan som strömmar genom någon av öppningarna kommer att avlastas då vätskan strömmar in i kompressions- kammaren emedan detta är ett förhållandevis stort utrymme om man jämför med dräneringsförbindningarnas dimensioner. Även om öppningarna mynnar i samma kompressionskammare kommer vätskan därför inte att strömma från den ena öppningen till den andra genom kompressionskammaren. Genom att förlägga öppningarna så att de mynnar i olika borrningar och/eller olika kompressions- kamrar kan de överhuvudtaget ej ha någon inverkan på varandra.

En skruvrotorkompressor är normalt så utförd att volymen av ett hanrotorspår börjar avta omedelbart efter det att det uppnått sin maximala volym. Det ögonblick då ett honrotorspårs volym börjar avta är emellertid senarelagt om honrotorn har fler lober än hanrotorn, vilket ofta är fallet. Detta innebär att ett spår i honrotorn kommer att ha konstant maximal volym under en fas av arbetscykeln. För lobkombinationer t.ex. 4+6 och 5+7 kommer denna fas att överstiga arbetsavståndet mellan två på varandra följande lober. Om inloppsporten är så formad att kommunikationen mellan inloppsporten och spåren skärs av så snart varje spår nått sin maximala volym blir därför resultatet att ett honrotorspår går i tomgång under en kort period, d.v.s. luften i detta stängda spår komprimeras ej under denna period och förblir således vid inloppstrycket. Detta gör det möjligt att dränera lagerkamrarna i lågtrycksändsektionen till ett honrotorspår i detta stadium av arbetscykeln även om trycket i lagerkamrarna är endast något högre än inlopps- trycket.

Båda öppningarna kan förläggas till mantelväggen såväl som till högtrycksändväggen eller så kan den ena öppningen förläggas till mantelväggen och den andra till högtrycksändväggen. 462 2712 6 Om det finns ett växelhus för överföring av drivmomentet till en av axeltapparna i lágtrycksändsektionen så kan även växel- huset dräneras genom de dräneringsorgan som dränerar kamrarna i lågtrycksändsektionen.

Uppfinningen förklaras närmare genom följande detaljerade beskrivning av en utföringsform av densamma och med hänvisning till bifogade ritningar.

Figur 1 är ett snitt genom rotoraxlarna i en kompressor enligt uppfinningen.

Figur 2 är ett förstorat snitt genom rotorerna längs linjen II-II i figur 1.

Figur 3 är en utvecklad vy av rotorerna.

Kompressorn i figurerna har ett par rotorer 2, 4 som arbetar i ett arbetsrum begränsat av ett hus bestående av en högtrycks- ändsektion 6, en làgtrycksändsektion 8 och en mellan dessa sig sträckande mantelsektion 10. Arbetsrummet har formen av tvá varandra skärande borrningar, vilka var och en omsluter en av rotorerna. Rotorerna 2, 4 har skruvlinjeformigt förlöpande lober 66, 68 och mellanliggande spår 70, 72 genom vilka de gri- per in i varandra under bildande av V-formade kompressions- kamrar. Den ena rotorn 2 är av hanrotortypen och har fem lober 66, vilka har flanker 74 med i huvudsak konvex geometri och vilka är belägna i huvudsak utanför rotorns delningscirkel. Den andra rotorn 4 är av honrotortypen och har sju lober 68, vilka har flanker 76 med i huvudsak konkav geometri och vilka är belägna i huvudsak innanför rotorns delningscirkel. Varje V-formad kompressionskammare har två ben bildade av två mot varandra svarande spar 70, 72 i han- 2 och hon-4-rotorerna. En kompressionskammare är begränsad av en förelöpande lob och en 7 462 232 efterlöpande lob på vardera rotor och av ett avsnitt av mantel- väggen och ett avsnitt av en av ändväggarna. Under en fyll- ningsfas kommunicerar kompressionskammaren med en inloppsport 18 förbunden med en, icke visad, inloppskanal. En kompressions- kammares fyllningsfas är till ända då kommunikationen med in- loppsporten 18 skärs av genom de efterlöpande loberna hos.de spår som bildar kompressionskammaren då dessa lober har passe- rat förbi inloppsporten och börjar täta mot husets innervägg.

Den kant som bestämmer när detta ögonblick inträffar benämnes inloppsportens stängande kant.

Sedan fyllningen är avslutad förflyttar sig kompressionskamma~ ren axiellt längs kompressorn mot en utloppsport 20 under det att dess volym minskar kontinuerligt så att den däri inneslutna gasen komprimeras. Detta sker samtidigt i ett flertal axiellt àtskillda kompressionskamrar, vilka var och en befinner sig i olika stadier av arbetscykeln.

Varje kompressionskammare har en förelöpande och en efterlöpan- de tätningslinje mot husets innervägg. vardera av dessa tät- ningslinjer består under kompressionsfasen av två skruvlinje- formade partier mot mantelväggen 16, vilka bildas av lobtoppar- na 78, 80 hos två i varandra ingripande lober och av två kurv- formade partier mot högtrycksändväggen 12, vilka bildas av änd- kanterna på en av flankerna 74, 76 hos vardera av dessa lober.

Alla punkter på en sådan tätningslinje är belägna i samma arbetsläge i arbetscykeln. Avståndet mellan varje punkt på en kompressionskammares förelöpande tätningslinje och varje punkt pá samma kompressionskammares efterlöpande tätningslinje definieras som arbetsavståndet mellan två pà varandra följande lober. 462 2332 s Rotorerna 2, 4 har axeltappar 22, 24, 26, 28 som sträcker sig in i högtrycksändsektionen 6 och làgtrycksändsektionen 8, i vilka rotorerna 2, 4 är lagrade i lager 30, 32, 34, 36 belägna i kamrar 38, 40, 42, 44. Genom en kanal 54 tillföres högtrycks- olja till kamrarna 38, 40 i högtrycksändsektionen för smörjning och kylning av lagren 30, 32 i dessa. Genom en kanal 56 till- föres vidare olja till kamrarna 42, 44 i lágtrycksändsektionen 8 för smörjning och kylning av lagren 34, 36 i dessa. Den olja som tillföres lágtrycksändsektionen 8 har lägre tryck än den olja som tillföres högtrycksändsektionen 6. Olja dräneras från làgtrycksändsektionen 8 genom en första dräneringskanal 50 och när kompressorns arbetsrum genom en första öppning 52 i mantel- väggen 10. Genom denna öppning strömmar oljan in i ett spar 72 i honrotorn 4. Olja dräneras från högtrycksändsektionen 6 genom en andra dräneringskanal 46 och när arbetsrummet i ett hon- rotorspàr 72 genom en andra öppning i mantelväggen 10. Den första öppningen 52 är så belägen att toppen på ett honrotor- spàrs förelöpande lob när öppningen 52 strax efter det att toppen pà detta spárs efterlöpande lob passerar inloppsportens 18 stängande kant. Detta spår har fortfarande maximal volym så att trycket i detsamma ännu ej har höjts fràn inloppstrycket.

Den andra öppningen 48 är belägen senare i arbetscykeln, motsvarande arbetsavstàndet mellan tvá pà varandra följande lober.

Det är emellertid ej nödvändigt att dessa öppningar 48, 52 är belägna i olika stadier av arbetscykeln. Placeringen av öppningarna 48, 52 kan varieras även i andra avseenden. I den i figur 1 visade utföringsformen mynnar båda öppningarna 48, 52 i den borrningen som omsluter honrotorn 4. En eller båda av dem kan emellertid förläggas till den andra borrningen och en eller bàda av dem kan förläggas till högtrycksändsektionen och mynna i endera av borrningarna. 462 252 De första och andra öppningarnas läge i arbetscykeln illustre- ras i figur 3 som är en schematisk vy av rotorerna sedda från husets mantelvägg och som är utvecklad i planet. Linjerna 82 och 84 representerar de två spetslinjer, som bildas där husets borrningar skär varandra. Inlopps- och utloppsportarna 1Q och 20 är för tydlighets skull visade som axiella portar, ehuru de även kan ha radiellt förlöpande partier. Förbindelse mellan ett rotorspàr och inloppsporten 18 bryts när detta spårs efter- följande lob passerar inloppsportens 18 stängande kant 86a, b.

I detta ögonblick har spåret sin maximala volym. Såsom framgår av figuren börjar hanrotorspårets volym att minska omedelbart därefter medan honrotorspårets volym bibehålles vid maximum tills dess efterlöpande lob når linjen A i figuren. Fram till detta ögonblick har det stängda honrotorspåret fortfarande inloppstryck, och den första dräneringsöppningen 52 är i denna utföringsform belägen så att den mynnar i ett honrotorspår under detta stadium. För att detta skall gälla måste öppningen 52 mynna i arbetsrummet någonstans i det skuggade området i figuren begränsat av de streckade linjerna A och B. Linjen B utvisar läget för den förelöpande lobtoppens bakre kant i det ögonblick ett spår avskäres från kommunikation med inlopps- porten 18. Den andra dräneringsöppningen 48 är belägen på ett avstånd från den första dräneringsöppningen 52 motsvarande arbetsavståndet mellan två på varandra följande lober.

Hanrotorns axeltapp 24 i lågtrycksändsektionen 8 är försedd med ett kugghjul som står i ingrepp med ett kugghjul, icke visat, på en drivaxel 64 kopplad till en motor. Kugghjulen är inne- slutna i ett växelhus 58, som är försett med en dräneringskanal 60 förbunden med dräneringskanalen 50 från kamrarna 42, 44 i lågtrycksändsektionen 8 så att olja från växelhuset 58 också kan dräneras genom denna.

Claims (8)

462 2352 10 PATENTKRAV

1. Skruvkompressor för ett gasformigt arbetsmedium innefattan- de ett par rotorer (2, 4) anordnade i ett hus bestående av en högtrycksändsektion (6), en làgtrycksändsektion (8) och en mellan dessa sig sträckande mantelsektion (10), vilket hus bildar ett arbetsrum i huvudsak format som tva parallella, varandra skärande borrningar omgivet av mantel- (16) och änd- väggar (12, 14), vilka rotorer (2, 4) var och en har skruv- linjeformigt förlöpande lober (66, 68) och mellanliggande spår (70, 72), genom vilka rotorerna griper in i varandra under bildande av V-formiga kompressionskamrar i nämnda arbetsrum, varvid var och en av nämnda borrningar omsluter en av nämnda rotorer, och vilka rotorer är försedda med axeltappar (22, 24, 26, 28) uppburna av lager (30, 32, 34, 36) i nämnda ändsektio- ner (6, 8) och sträckande sig in i första kamrar (42, 44) i làgtrycksändsektionen (8) och in i andra kamrar (38, 40) i hög- trycksändsektionen (6), vilken làgtrycksändsektion (8) har organ (56) för tillförsel av vätska till nämnda första kamrar (42, 44) och vilken högtrycksändsektion (6) har organ (54) för tillförsel av vätska till nämnda andra kamrar (38, 40), k ä n n e t e c k n a d a v första dräneringsorgan (50) förbindande nämnda första kamrar (42, 44) med en första öppning (52) i nämnda väggar (16) hos arbetsrummet för dränering av vätska från nämnda första kamrar (42, 44) och andra dränerings- organ (46) förbindande nämnda andra kamrar (38, 40) med en andra öppning (48) i nämnda väggar (16) hos arbetsrummet för dränering av vätska fràn nämnda andra kamrar (38, 40) varvid nämnda första öppning (52) mynnar i en kompressionskammare i arbetsrummet i ett område där nämnda kompressionskammare är i ett läge i vilket den är avskuren från kommunikation med inloppsporten (18) eller strax före detta, och nämnda andra öppning (48) mynnar i en kompressionskammare, i vilken trycket är högre än i den kompressionskammare, i vilken nämnda första öppning (52) mynnar. 11 462 232

2. Kompressor enligt krav 1, vid vilken nämnda första (52) och andra (48) öppningar är belägna i arbetscykeln på ett avstånd från varandra motsvarande arbetsavståndet mellan två på varandra följande lober.

3. Kompressor enligt något av kraven 1 till 2, vid vilken nämnda första öppning (52) är belägen i arbetscykeln på ett avstånd från inloppsportens (18) stängande kant motsvarande arbetsavståndet mellan tvà pà varandra följande lober.

4. Kompressor enligt krav 3, vid vilken nämnda första öppning (52) mynnar i arbetsrummet i den honrotorn (4) omslutande borrningen och kommunicerar med ett spår av maximal volym i honrotorn.

5. Kompressor enligt något av kraven 1 till 4, vid vilken nämnda första (52) och andra (48) öppningar mynnar i arbets- rummet i olika borrningar.

6. Kompressor enligt något av kraven 1 till 5, vid vilken åtminstone en av nämnda första (52) och andra (48) öppningar är belägen i mantelväggen (16).

7. Kompressor enligt något av kraven 1 till 6, vid vilken åtminstone en av nämnda första (52) och andra (48) öppningar är belägen i högtrycksändväggen (12).

8. Kompressor enligt något av kraven 1 till 7, vilken har ett växelhus (58) för överföring av drivmomentet till en av nämnda rotorer (2), vilket växelhus (58) är försett med tredje dräne- ringsorgan (60) förbindande nämnda växelhus (58) med nämnda första öppning (52) för dränering av vätska från nämnda växel- hus (58).