DE2528465A1

DE2528465A1 - Verfahren zur vergroesserung des verdichtungsverhaeltnisses eines schraubenrotorverdichters bei im wesentlichen gleicher leistungsaufnahme

Info

Publication number: DE2528465A1
Application number: DE19752528465
Authority: DE
Inventors: Lauritz Benedictus Schibbye
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1976-01-22
Also published as: IT1049442B; FR2277254B1; CA1033550A; DE2528465C2; FR2277254A1; BE830619A; JPS623319B2; FI751848A7; JPS5124906A; GB1518271A; SE418889B; CS184844B2; SE7507074L; US4004864A

Description

Pa te η tanwä 1 te
Lir1.-Ing. W.Lever Dipl. -V.irtsch.-Ing. B. Jochem

Frankfurt am .Vain Staufenstrasse 36

Ir, Sachen:

Evcr.ska Rotor Maskiner Λ
Stockholm /Schweden

Verfahren zur Vergrößerung des Verdichtungsverhältnisses eines Schraubenrotorverdichters bei im wesentlichen gleicher Leistungsaufnahme.

Die Lrfincung betrifft ein Verfahren zur Vergrößerung des Verdichtungsverhältnisses eines auf eine bestimmte /sntriebsr.aschir.e abgestimmten Schraubenrotorverdichters bei im wesentlichen gleicher Leistungsaufnahme.

Die /.ntriebsr aschinen für Echraubenrotorverdichter, normalerweise Lrennkraftr aschinen oder Elektromotoren, stehen in der Tc-el in ganz bestirjrten Größen zur Verfügung und sind so cusi elegt, uaf sie v/ährend des Dauerbetriebs bei einer bestii.-.tcn Drehzahl und einer: bestimmten Drehmoment gerade uie hc chstzuiässige Leistung abgeben. I.s versteht sich, daß eic wirtschaftlichste .'lotor-Verdichter-Einheit dann erhalten v;ird_# wenn der Verdichter möglichst genau auf die Charakteristik cer gewählten Antriebsmaschine abgestimmt wird. Gevci.nlich v;ird dabei der Schraubenrotorverdichter auf das gebräuchlichste Verdichtungsverhältnis ausgelegt, d.h. er verdichtet die Luft vor; atmosphärischen Druck auf einen Lieferdruck von ungefähr 7 atü. Das Verdichtungsverhältnis beträgt also ungefähr 8:1.

Derartige Verdichter mit dem üblichen Verdichtungsverhältnis

Lj 8685/24.6.1975 509884/0389

BAD ORIGINAL

2528ABb

vorder¹, in größeren Serien und deshalb zu einem günstigen trc-ir. hergestellt. Mar.ch-'ial wird jedoch auch ein höherer Lieferoruck verlangt. Lisher war es in diesen Fällen nicht möglich, die serienmäßigen Kompressoren zu verwenden, ca der ir.it der stärkeren Verdichtung verbundene größere Leistur.cshecarf das Leistungsvermögen des zugeordneten Ar.triebsrotcrs ü^orsteicen würde. Ls blieb deshalb bisher keine andere V.ahl, als eine Spczialausführung eines Verdichters zu verwenden, uie sehr viel teurer war als die Serienraschinen, oder ciie \ crcichtereinheit nit weiteren Raum beanspruchenden und testen verursachenden y.itteln auszustatten.

Der Lrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen hilfe a. ein vorgegebener, z.L. serienmäßiger Verdichter auf einfache und bill ine Weise derart abgewandelt werden kann, daß er ohne eine das Leistunnsverncgen des /.ntriebsmotcrs übersteigende größere Leistungsauf nähre einen höheren Lnddruck liefert. Normalerweise wird in der Praxis eine Steigerung des Lieferdrucks von 7 auf ungefähr 8 atu gewünscht.

Unveränderter Leistungsbedarf bei stärkerer Verdichtung bedeutet, daß die Lief err enge reauziert v/erden muß. Um dies zu erreichen, kennte daran gedacht werden, entweder die Drehzahl des \ercichters zu verringern oder den Lufteinlaß des Verdichters zu crcsseln. Da jecoch der Antriebsmotor nit seiner normalen Drehzahl laufen muß, ur die gewünschte Leistung zu erzeugen, müßte zur Verringerung der Drehzahl des Verdichters ein Untersetzungsgetriebe zwischen i'otor und Verdichter vergesehen werden. Kenn andererseits der LufteinlaB des Verdichters mittels eines besonderen Drosselventils gedrosselt wird, erhöht sich das innere DruckverhMltnis des Verdichters noch mehr. Außerdem entstehen beträchtliche Drosselverluste. Diese sind so groß, daß der Wirkungsgrad für die vorgegebene Liefermenge bis unter die

Lj S665/24.6.1975 509884/0 389

Crer.ze ccr Wirtschaftlichkeit sinkt.

zur Vor: eicung ccr !»echteile der vorstehend beschriebenen ."γ.f-r.c;:r en wird erfindungsgenäß vorgeschlagen, daß die mit ccr Vergrößerung ces Verdichtungsverhältnisses verbundene ■}r::cre _,ei£tur.gsaufnähme ces Verdichters durch eine entii; rcchcr.ee Erweiterung des Linlaßbereichs des Verdichters ir. ccr. Yerdichtur.gsbereich hinein korpensiert wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Ls zeigen:

Fig. 1 eine .".otcr-Verdichter-Einheit, bei welcher die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Verdichter mit Blick auf die einlaCseitige Endplatte,

Fig. 3 einen waagerechten Längsschnitt durch den Verdichter, wobei aus zeichnerischen Gründen die Schraubenrotoren des Verdichters v/eggeschnitten wurcen.

L>ic in Fig. 1 dargestellte Verdichter-I inlieit besteht aus cir.c-r. i\r. tr icbsrotor Ic, z.B. einem Elektromotor, und einem fchrcuLenrctorvercichter 12, welcher mittels einer V^ellenku; : iur.g 14 unmittelbar mit dem /.ntriebsmotor 1o verbunden

Ir. drr /nsicht - nrch I i(.. 2 auf die einlanseitige Endplatte Eine cie Lei einer: derartigen Verdichter normalerweise vorhandenen LegrenzuncjSKar.ten 18, 2o, 22 der mit 24 bezeichneten Einlaßöffnung gestrichelt dargestellt. Die Form der erfin-Gungsgc-mäE vorgesehenen Einlaßöffnung 24 wird durch die ausgezogenen Linien 26, 26 und 3c bezeichnet.

Lj b6b5/24.6.1975 50988^/0389

BAD ORIGINAL

Der Aufbau des Verdichters geht aus Fig. 3 hervor. Gezeigt ist ein Gehäuse 12, welches aus einer einlaßseitigen Endplatte 16, einem Doppelzylinder 32 und einer auslaßseitigen Lnof.latte 34 besteht. Das Gehäuse umschließt eine Arbeitskammer 36, in der Rotoren angeordnet sind, von denen nur die V.ellenenden 38, 4o und 42, 44 dargestellt sind. Die Rotorwollen sind mittels Wälzlagern in den Endplatten 16 und 34 cclagert. Das Wellenende 38 des Rippenrotors ragt aus dem Gehäuse heraus und wird in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung rr.it Hilfe der Kupplung 14 mit dem Antriebsmotor 1o verbunden.

Die Arbeitskammer 36 steht über die Einlaßöffnung 24 mit einen Einlaßkanal 46 in Verbindung, während sich auf der anderen Seite an die nit 48 bezeichnete Auslaßöffnung ein AuslaCkanal anschließt.

Die Mantelwand der Arbeitskammer 36 hat einlaßseitig einen in Durchmesser vergrößerten, zurückgesetzten Bereich 5o, der ständig in Strörungsverbindung mit dem Einlaßkanal 46 steht und nicht dichtend an den Rotorkämmen anliegt. Dieser zurückgesetzte bereich 5o wird in Umfangsrichtung durch Kanten begrenzt, welche Schraubenlinien mit demselben Steigungswinkel wie die Käirjr.e der zusammenwirkenden Rotoren folgen. Die nornale Lage dieser Kanten wird in Fig. 3 durch die gestrichelten Linien 52, 54 angedeutet. Erfindungsgemäß werden die Kanten zum Eeispiel bis auf die ausgezogenen Linien 56 und 58 vorgerückt.

Auch die normale Auslaßöffnung 48 wird in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie 6o angegeben, während die erfindungsgenäße Form der Auslaßcffnung mit einer ausgezogenen Linie 62 bezeichnet ist.

Die erfindungsgeraäße Modifikation eines normalen Verdichters bedeutet also, daß der Einlaßbereich in den Kompressionsbereich hinein vergrößert wird. Auf diese Weise wird das

509884/0389

Lj 6665/24.6.1975 _{BA£>
0RfG1NAL}

-s-

ST

Vcluiren und folglich auch die Masse des gasförmigen Arbeitsfluics, welches bei jeden Verdichtungszyklus vorr Einlaß abgeschnitten und verdichtet vird , ohne merkliche Verluste verringert.

Dieses Lrgebnis ist bei einem Verdichter der oben genannten Art vcn größter Bedeutung, wenn ein höherer Enddruck als der, für welchen die Einheit normalerweise ausgelegt ist, verlangt vird. Kenn z.E. eine bestimmte Verdichtereinheit für einen Lnddruck von 7 atü ausgelegt ist, aber etwa 8 atü gefordert werden, müßte die Leistung zur Verdichtung derselben Gasr.enge ungefähr 7% größer sein als unter normalen Bedingungen. Wenn nun aber, wie es üblich ist, der Antriebsmotor bereits unter den normalen Bedingungen an der Grenze seiner Leistungsfähigkeit läuft, wäre er bei stärkerem Leistungsbedarf zur Erzeugung der höheren Verdichtung überlastet. Die Erfindung weist einen Ausweg aus dieser Schwierigkeit r.it den Vorschlag, den EinlaEtereich in einen solchen Maße zum normalen Konpressionsbereich hin auszuweiten, daß die Grenze zwischen beiden Bereichen in eine Lage rückt, welche zur Folge hat, daß Lei normalem Betrieb das Volumen des bei jedem Verdichtungsvorgang verdichteten Gases ungefähr in demselben :-!a£e verringert wird, wie der Leistungsverbrauch des Verdichters verringert werden muß, um trotz der stärkeren Verdichtung die zulässige Belastung des Antriebsmotors nicht zu überschreiten.

Die Erweiterung des Einlaß-bereichs kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Der einfachste und billigste Weg besteht darin, durch einen spanenden Bearbeitungsvorgang den Einlaß in einer vorhandenen normalen einlaßseitigen Endplatte zu vergrößern oder das Gußmodell dieses Teils geringfügig zu verändern. Die Kosten derartiger A'nderungsmaßnahraen sind praktisch vernachlässigbar ir. Verhältnis zu den Gesamtkosten der Einheit. Auf der anderen Seite wird danit aber auch nur eine Verringerung der Volumen-

509884/0389

Lj 8665/24.6.1975

kapazität von nicht mehr als 5 bis 7% erreicht, die einer Vergrößerung des Enddrucks von ungefähr 1o bis 15% entspricht.

V.'enn der Enddruck des Verdichters um mehr als 1o bis 15% vergrößert v/eraen soll, muß auch der zylindrische Teil des Gehäuses korrigiert v/erden, indem närlich der zurückgesetzte Bereich 5o vergrößert/ d.h. die Grenzlinie zwischen der. LinlaEbereich und dein Verdichtungsbereich verschoben wird. Aber auch diese üodifikation läßt sich verhältnismäßig einfach durch einen spangebenden Arbeitsvorgang oder durch Veränderung des GuCruodells herbeiführen. Auf diese Weise läßt sich praktisch jede gewünschte Verringerung der Volunenkapazität erzielen.

Die beiden vorstehend geschilderten Maßnahmen zur Verringerung der Volunenkapazxtät können einzeln oder in Kombination vorgenommen werden.

Ur. den größten Wirkungsgrad des modifizierten Verdichters zu erhalten, sollte der Druck des gasförmigen Fluids in dem Mon.ent, wo es mit dem Auslaßkanal in Verbindung kommt, so nahe wie möglich bei dem Druck in diesem Kanal selbst liegen. Dies bedeutet, daß die Größe der Auslaßöffnung so reduziert werden sollte, daß das Verhältnis zwischen den eingeschlossenen Gasvolumen und dem zum Auslaßkanal hin geöffneten Volumen den Verhältnis zwischen Ein- und Auslaßdruck entsprechen sollte. Wenn angenommen wird, daß der Verdichter normalerweise ausgelegt ist für ein Verdichtungsverhältnis von 8:1, wobei er ein Vcluriienverhältnis von 4,4:1 erzeugt, und daß er auf ein Druckverhältnis von 9:1 gebracht werden soll, welches einem Volumenverhältnis von ungefähr 4,8:1 entspricht, bei gleichzeitiger Verringerung der Volumenkapazität um 7%, dann sollte das Auslaßvolumen verringert werden von ungefähr τ—j — 22,7% auf ungefähr

93 '

τ—τ = 19,4% des theoretisch maximalen Einlaßvolumens des

509884/0389

Lj 6685/24.6.1975

BAD ORIGINAL

Kg· ;ressors. Diese Verkleinerung der IIochdruck-Auslaßöf fnung kenn nicht durch eine spanende Kachbearbeitung erreicht v.Grcen, sondern wird zweckmäßigerweise bereits beim Gußinocell berücksichtigt.

Patentansprüche /

Lj 8665/24.6.1975 509684/0389

BAD ORIGINAL

Claims

— ο —

Patentansprüche

Verfahren zur Vergrößerung des Verdichtungsverhältnisses eines auf eine bestimmte Antriebsmaschine abgestimmten Schraubenrotorverdichters bei im wesentlichen gleicher Leistungsaufnahme, dadurch gekennzeich net, daß die nit der Vergrößerung des Verdichtungsverhältnisses verbundene größere Leistungsaufnahme durch eine entsprechende Erweiterung des Einlaßbereichs (24, 5o) des Verdichters in den Verdichtungsbereich hinein kompensiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadu rch gekennzeichnet , daß der Einlaßbereich (24) derart erweitert wird, daß er die Kelle (42) wenigstens eines der Schraubenrotoren vollständig umgibt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Einlaßhereich (24) die Kelle (42) des Nutenrotors des Verdichters umgibt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßbereich (24, 5o) derart erweitert ist, daß der gegenüber den 7:ußencurchnesser der Rotoren im Durchmesser vergrößerte einlaßseitige Umfangsbereich (5o) der zylindrischen Mantelwand (32) des Gehäuses (12) in Bewegungsrichtung der Kämme der Rotoren erweitert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßcffnung (48) des Verdichters entsprechend der Vergrößerung des Verdichtungsverhältnisses und der mit der Erweiterung des Einlaßbereichs (24, 5o) verbundenen Verringerung der Volumenkapazität verkleinert wird.

609884/0389

Lj 8685/24.6.1975

Leerseite