DE3434694A1

DE3434694A1 - SCREW COMPRESSOR FOR GASEOUS MEDIA

Info

Publication number: DE3434694A1
Application number: DE19843434694
Authority: DE
Inventors: Adalbert 7000 Stuttgart Stenzel
Original assignee: Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1986-04-10
Also published as: EP0175354A2; JPS6179886A; EP0175354A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter für gasförmige Medien mit zwei schraubenförmig verzahnten, achsparallelen, angetriebenen Rotoren, mit einem die Rotoren umschließenden Gehäuse, mit einer Einlaßöffnung am Gehäuse für das unverdichtete Medium, mit einem an einer Stirnoder Umfangswand des Gehäuses angeordneten Auslaßfenster für das verdichtete Medium, mit einem hinter dem Auslaßfenster gelegenen Druckraum und mit einer an den Druckraum angeschlossenen Druckleitung zum Abführen des verdichteten Mediums.The invention relates to a screw compressor for gaseous media with two helically toothed, axially parallel, driven rotors, with a housing surrounding the rotors, with an inlet opening on the housing for the uncompacted medium, with one on a forehead or Circumferential wall of the housing arranged outlet window for the compressed medium, with one behind the outlet window located pressure chamber and with a pressure line connected to the pressure chamber for discharging the compressed Medium.

Schraubenverdichter haben ein Auslaßfenster für das zwischen den ineinandergreifenden Rotoren verdichtete Medium. Durch die Querschnittsfläche des Auslaßfensters istScrew compressors have an outlet window for the medium compressed between the intermeshing rotors. Through the cross-sectional area of the outlet window is

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das innere Druckverhältnis der Verdichtung festgelegt. Wenn der Schraubenverdichter für ein anderes Druckverhältnis eingesetzt werden soll, muß er mit einem Druckfenster anderer Abmessung ausgeführt werden.the internal pressure ratio of the compression set. When the screw compressor for a different pressure ratio is to be used, it must be carried out with a print window of different dimensions.

Stimmt das innere Druckverhältnis mit dem Druckverhältnis in einer Anlage, in welche das verdichtete Medium aus dem Schraubenverdichter eingespeist wird, nicht überein, so kommt es zu einer über- oder Unterkompression, die beide mit unerwünschten Verlusten verbunden sind.Does the internal pressure ratio match the pressure ratio in a system in which the compressed medium is placed fed in from the screw compressor does not match, this leads to over- or under-compression, both of which are associated with undesirable losses.

Bei einem bekannten Schraubenverdichter der in Rede stehenden Art (DD-PS 146 319) wird zur Veränderung des Druckverhältnisses die Form des Auslaßfensters unter Verkleinerung oder Vergrößerung der Auslaßquerschnittsfläche verändert. Hierzu dienen schwingbare oder verschiebliche Segmente, deren Form an die Konturen der Rotoren und des Auslaßfensters angepaßt sind. Eine solche Ausbildung eines in seiner Form veränderlichen Auslaßfensters ist in der Herstellung aufwendig und im Betrieb störanfällig.In a known screw compressor of the type in question (DD-PS 146 319), the change of the pressure ratio, the shape of the outlet window with a reduction or increase in the outlet cross-sectional area changes. Swingable or movable segments are used for this purpose, their shape to the contours the rotors and the outlet window are adapted. Such a training one in its form changeable The outlet window is expensive to manufacture and prone to failure in operation.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Schraubenverdichter in einfacher und funktionssicherer Weise derart zu verbessern, daß sich sein innerer Druck automatisch an den äußeren Druck, der in einer an den Schraubenverdichter angeschlossenen Anlage herrscht, angleicht.It is the object of the invention to provide a screw compressor of the generic type in a simpler and more reliable manner Way to improve in such a way that its internal pressure automatically adjusts to the external pressure, which in one to the Screw compressor connected system prevails, adjusts.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Querschnittsform des Auslaßfensters unveränderlich ist, daß zusätzlich zum Auslaßfenster und separat von diesem wenigstens eine Bohrung in der Stirn- oder Umfangswand des Gehäuses aus dem Gehäuseinneren in den Druckraum führt, und daß in dieser Bohrung ein federbelastetes Überströmventil angeordnet ist.The object is achieved in that the Cross-sectional shape of the outlet window is invariable that in addition to and separate from the outlet window at least one hole in the end or peripheral wall of the housing from the interior of the housing into the pressure chamber leads, and that a spring-loaded overflow valve is arranged in this bore.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dient in Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:The following description of a preferred embodiment is used in conjunction with the accompanying drawing further explanation. Show it:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht des Gehäuses eines Schraubenverdichters;1 is a schematic sectional view of the housing of a screw compressor;

Fig. 2 eine Ansicht der Stirnwand des Schraubenverdichters in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 undFig. 2 is a view of the end wall of the screw compressor in the direction of the arrow A in Fig. 1 and

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines federbelasteten Überströmventils.3 shows a sectional view of a spring-loaded overflow valve.

Das in Figur 1 dargestellte Gehäuse 1 eines Schraubenverdichters für gasförmige Medien weist in an sich bekannter Weise eine Einlaßöffnung 2 für unverdichtetes Medium und einen Druckraum 3 für verdichtetes Medium auf. Der Druckraum 3 ist über eine Druckleitung 4 mit einer (nicht dargestellten) Anlage, z.B. einer Kühl- oder KlimaanlageThe housing 1 of a screw compressor for gaseous media shown in FIG. 1 has a per se known Way an inlet opening 2 for uncompressed medium and a pressure chamber 3 for compressed medium. Of the Pressure chamber 3 is connected to a system (not shown), e.g. a cooling or air conditioning system, via a pressure line 4

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verbunden, in welche das im Schraubenverdichter verdichtete Medium eingespeist wird. Der Druckraum 3 ist in einer das Gehäuse 1 stirnseitig verschließenden Gehäusewand 5 ausgebildet. Der Innenraum 6 des Verdichters ist in ebenfalls an sich bekannter Weise über ein Auslaßfenster 7 bestimmter Außenkontur (vergleiche Figur 2) mit dem Druckraum 3 verbunden.connected, into which the medium compressed in the screw compressor is fed. The pressure chamber 3 is in a the housing 1 is formed at the end closing the housing wall 5. The interior 6 of the compressor is also in in a manner known per se via an outlet window 7 of a certain outer contour (see FIG. 2) with the pressure chamber 3 connected.

Aussparungen 8, 9 des Gehäuses 1 bzw. der Wand 5 nehmen Lager für zwei schraubenförmig verzahnte Rotoren auf, deren, zueinander parallele Achsen in Figur 2 mit 11 bzw. 12 bezeichnet sind. Der Verlauf der beiden Achsen ist in Figur 1 durch die strichpunktierte Linie 13 angedeutet. Wie aus Figur 2 ersichtlich, umfaßt die dargestellte Ausführungsform eines Schraubenverdichters einen Hauptrotor 14 größeren und einen Nebenrotor 15 kleineren Durchmessers. Die ineinandergreifenden schraubenförmigen Verzahnungen der beiden Rotoren 14, 15 sind in Figur 2 gestrichelt angedeutet und mit 16 bzw. 17 bezeichnet. Einer der Rotoren, gewöhnlich der Hauptrotor 14, ist durch einen (nicht dargestellten) Motor angetrieben und nimmt den Nebenrotor mit.Recesses 8, 9 of the housing 1 and the wall 5 take on bearings for two helically toothed rotors whose, axes parallel to one another are denoted by 11 and 12 in FIG. 2, respectively. The course of the two axes is shown in the figure 1 indicated by the dash-dotted line 13. As can be seen from Figure 2, the illustrated embodiment comprises a screw compressor has a main rotor 14 of larger and a secondary rotor 15 of smaller diameter. The intermeshing helical teeth of the two rotors 14, 15 are indicated by dashed lines in FIG and denoted by 16 and 17, respectively. One of the rotors, usually the main rotor 14, is supported by a (not shown) Motor driven and takes the secondary rotor with it.

Das Auslaßfenster 7 (Figur 2) hat eine durch seine Außenkontur ein für allemal festgelegte, unveränderliche Querschnittsform. Seitlich und im Abstand von dem Auslaßfenster 7 weist die Wand 5 Bohrungen 18, 19, 21 auf, die ebenso wie das Auslaßfenster 7 aus dem Gehäuseinnenraum 6 in den Druckraum 3 führen. Diese Bohrungen 18, 19, 21 sind zusätzlich zum und separat vom Auslaßfenster 7 vorgesehenThe outlet window 7 (FIG. 2) has an unchangeable cross-sectional shape which is fixed once and for all by its outer contour. Laterally and at a distance from the outlet window 7, the wall 5 has bores 18, 19, 21, which likewise like the outlet window 7 from the housing interior 6 in lead the pressure chamber 3. These bores 18, 19, 21 are provided in addition to and separately from the outlet window 7

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und stehen in keiner direkten Verbindung mit diesem.and are in no direct connection with this.

In jeder der Bohrungen 18, 19, 21 ist ein Überströmventil 22 angeordnet, von denen das der Bohrung 18 zugeordnete Ventil in Figur 3 dargestellt ist. Jedes Überströmventil 22 umfaßt einen von einer Druckfeder 23 belasteten Ventilkörper 24, der die jeweilige Bohrung 18, 19, 21 mediumdicht verschließen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform sind dem Hauptrotor 14 zwei Bohrungen 18, 19 mit Überströmventilen und dem Nebenrotor 15 eine Bohrung 21 mit Überströmventil zugeordnet. Grundsätzlich würde es auch genügen, nur eine einzige Bohrung mit Überströmventil vorzusehen oder jedem Rotor nur eine einzige Bohrung mit Überströmventil zuzuordnen, wobei die Bohrungen auch unterschiedlichen Durchmesser haben könnten. Je nachdem, ob die Überströmventile 22 geöffnet oder geschlossen sind, ist die Auslaß-Gesamtquerschnittsfläche des Schraubenverdichters größer oder gleich der Auslaß-Querschnittsfläche des Auslaßfensters 7. Das in seinen Abmessungen festgelegte Auslaßfenster 7 wird nach dem größtmöglichen Anlagendruckverhältnis gewählt. Die Überströmventile 22 werden dann so angeordnet, daß es bis zu einem festgelegten, kleineren äußeren Druckverhältnis nicht zu einer wesentlichen Überkompression im Schraubenverdichter kommen kann.In each of the bores 18, 19, 21 an overflow valve 22 is arranged, of which the one assigned to the bore 18 Valve is shown in Figure 3. Each overflow valve 22 comprises one loaded by a compression spring 23 Valve body 24, which the respective bore 18, 19, 21 can seal medium-tight. In the illustrated embodiment the main rotor 14 has two bores 18, 19 with overflow valves and the secondary rotor 15 is assigned a bore 21 with an overflow valve. Basically it would it is also sufficient to provide only a single bore with an overflow valve or only a single bore for each rotor to be assigned with overflow valve, whereby the bores could also have different diameters. Depending on, whether the spill valves 22 are open or closed is the total outlet cross-sectional area of the screw compressor greater than or equal to the outlet cross-sectional area of the outlet window 7. The specified in its dimensions Outlet window 7 is selected according to the greatest possible system pressure ratio. The overflow valves 22 are then arranged so that it does not become a substantial one up to a specified, smaller external pressure ratio Over-compression in the screw compressor can occur.

Der die jeweiligen Bohrungen 18, 19, 21 verschließende Ventilkörper 24 des Überströmventils 22 füllt im Schließz.ustand (Figur 3) die jeweilige Bohrung im wesentlichen voll aus, und die dem Gehäuseinnenraum 6 (in Figur 3 linksThe valve body 24 of the overflow valve 22, which closes the respective bores 18, 19, 21, fills in the closed state (Figure 3) the respective hole essentially fully, and the housing interior 6 (left in Figure 3

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gelegen) zugewandte Fläche 25 des Ventilkörpers 24 liegt mit der Innenseite der Gehäusewand 5 bündig und konturengleich. Auf diese Weise entstehen auf der Seite des Rotors im Innenraum 6 keine schädlichen Räume mit zu Verlusten führenden Rückströmwegen für das zu verdichtende Medium.located) facing surface 25 of the valve body 24 is flush with the inside of the housing wall 5 and contour same. In this way, no harmful spaces are created on the side of the rotor in the interior 6 return flow paths leading to losses for the medium to be compressed.

Wenn der Innendruck im Gehäuse 1 im Bereich des Auslaßfensters 7 größer als der äußere oder Anlagendruck in der Druckkammer 3 wird, öffnet das oder die Überströmventile 22, so daß sich der Auslaß-Gesamtquerschnitt für das verdichtete Medium vergrößert und das richtige Druckverhältnis sich automatisch einstellt.If the internal pressure in the housing 1 in the area of the outlet window 7 is greater than the external or system pressure in the pressure chamber 3, the overflow valve or valves 22 opens, so that the overall outlet cross-section for the compressed medium and the correct pressure ratio is set automatically.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Druckraum 3 axial gegenüber dem Innenraum 6 des Verdichters versetzt. Der Druckraum 3 könnte auch radial zum Innenraum 6 versetz.t sein, d.h. beispielsweise in der Umfangswand 26 des Gehäuses 1, dem Einlaß 2 gegenüberliegend, angeordnet sein. In diesem Fall liegt dann selbstverständlich auch das AuslaBfenster im genannten Bereich der Umfangswand und die Bohrungen für die Überströmventile werden seitlich versetzt zum AuslaBfenster ebenfalls in der Umfangswand 26 angeordnet. Die in Figur 1 radial aus dem Druckraum 3 abführende Druckleitung 4 könnte auch so an den Druckraum 3 angeschlossen sein, daß die Ableitung des verdichteten Mediums in axialer Richtung bezüglich des Schraubenverdichters erfolgt.In the embodiment shown, the pressure chamber is 3 axially offset with respect to the interior 6 of the compressor. The pressure chamber 3 could also be radial to the interior 6 offset, i.e. for example in the peripheral wall 26 of the housing 1, opposite the inlet 2 be. In this case, of course, the outlet window is also in the area mentioned The circumferential wall and the bores for the overflow valves are also offset to the side of the outlet window the peripheral wall 26 is arranged. The pressure line 4 discharging radially out of the pressure chamber 3 in FIG. 1 could also do so be connected to the pressure chamber 3 that the discharge of the compressed medium in the axial direction with respect to of the screw compressor takes place.

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Die Hauptvorteile des vorgeschlagenen Schraubenverdichters sind:The main advantages of the proposed screw compressor are:

Der wirtschaftliche Einsatzbereich des Schraubenverdichters erstreckt sich über einen größeren Druckverhältnisbereich. Die dem Auslaßfenster zugeordneten Bohrungen mit ihren Überströmventilen sind besonders günstig bei drehzahlgeregelten Schraubenverdichtern in Anlagen mit Wärmetauschern, da bei hohen Drehzahlen, bedingt durch den Wärmeübergang an den Wärmetauschern, ein großes Druckverhältnis vorherrscht, bei niederen Drehzahlen hingegen ein kleineres. Auch eine Öleinspritzung in den Schraubenverdichter ist bei variablen Betriebsbedingungen aufgrund der vorgesehenen Überströmventile besonders sicher zu gestalten, da sich das innere Druckverhältnis der Verdichtung weitgehend an das äußere Druckverhältnis der Anlage anpaßt und es damit an der Einspritzstelle nicht zu einer Druckerhöhung über den in der Anlage herrschenden Druck kommen kann. Ein wesentlicher Vorteil muß schließlich darin gesehen werden, daß die erfindungsgemäßen Bohrungen mit ihren Überströmventilen besonders einfach herstellbar sind und praktisch störungs- und wartungsfrei arbeiten.The economic area of application of the screw compressor extends over a larger pressure ratio range. The bores associated with the outlet window with their overflow valves are particularly advantageous in the case of speed-controlled ones Screw compressors in systems with heat exchangers, as they are at high speeds, due to the heat transfer at the heat exchangers, there is a high pressure ratio, but a smaller one at low speeds. Oil injection into the screw compressor is also provided for variable operating conditions due to the To make relief valves particularly safe, since the internal pressure ratio of the compression is largely adapts to the external pressure ratio of the system and thus does not lead to a pressure increase at the injection point above the pressure prevailing in the system. After all, there must be a major benefit in this can be seen that the holes according to the invention with their overflow valves are particularly easy to manufacture and operate practically free of disruption and maintenance.

Claims

Patent claims:

Screw compressor for gaseous media with helically toothed, axially parallel, driven rotors, with a housing surrounding the rotors, with an inlet opening on the housing for the non-compressed
Medium, with an outlet window for the compressed medium arranged on an end wall or the peripheral wall of the housing, with a pressure chamber located behind the outlet window and with a pressure line connected to the pressure chamber for discharging the compressed medium, characterized in that the cross-sectional shape of the outlet window ( 7) it is invariable that in addition to the outlet window (7) and separately
from this at least one bore (18, 19, 21) in the end or peripheral wall of the housing (1) from the housing interior (6) into the pressure chamber (3), and that in this bore (18, 19, 21) spring-loaded overflow valve (22) is arranged.

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Screw compressor according to claim 1, characterized in that that the outlet window (7) and bore (18, 19, 21) is provided in an end wall (5) of the housing (1) which is essentially perpendicular to the rotor axis (13) and at least one bore (18 or 21) with an overflow valve (22) is assigned to each rotor (14, 15).

3. Screw compressor according to claim 1 or 2, characterized characterized in that a valve body (24) of the overflow valve which closes the bore (18, 19, 21) (22) in the closed state essentially completely fills the bore and the one facing the housing interior (6) Surface (25) of the valve body is flush with the inside of the housing wall (5, 26).