ITPR20090054A1 - DRY SCREW COMPRESSOR - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo Attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION having the title
“COMPRESSORE A VITE A SECCO” "DRY SCREW COMPRESSOR"
La presente invenzione ha per oggetto un compressore a vite a secco per aria o gas, per impiego sia in pressione (ad esempio nel trasporto di granulati o polveri, oppure nel trattamento delle acque) sia in vuoto (ad esempio nell’aspirazione di gas, fumi o vapori). In particolare, il compressore a vite a secco qui proposto trova impiego per applicazioni a basse pressioni differenziali da 1 bar a 3 bar ed in vuoto fino ad una pressione assoluta limite di 150 mbar. The present invention relates to a dry screw compressor for air or gas, for use both in pressure (for example in the transport of granulates or powders, or in water treatment) and in vacuum (for example in the suction of gas, fumes or vapors). In particular, the dry screw compressor proposed here is used for applications at low differential pressures from 1 bar to 3 bar and in vacuum up to an absolute limit pressure of 150 mbar.
Come è noto, un compressore a vite comprende almeno un rotore maschio ed almeno un rotore femmina ingrananti tra loro durante la rotazione attorno a rispettivi assi ed alloggiati entro un corpo contenitore. Ciascuno dei due rotori presenta rilievi elicoidali che ingranano in corrispondenti scanalature elicoidali dell’altro rotore. Sia il rotore maschio che il rotore femmina mostrano, in sezione trasversale, un prefissato numero di lobi (o denti) corrispondenti ai loro rilievi ed un prefissato numero di vani corrispondenti alle loro scanalature. Il corpo contenitore presenta un ingresso per il gas da aspirare ed una uscita (anche detta “luce di mandata”) per il gas compresso. Il gas aspirato viene compresso tra i due rotori in movimento ed arriva in uscita alla pressione richiesta. As is known, a screw compressor comprises at least one male rotor and at least one female rotor meshing with each other during rotation about respective axes and housed within a container body. Each of the two rotors has helical reliefs that engage in corresponding helical grooves of the other rotor. Both the male rotor and the female rotor show, in cross section, a predetermined number of lobes (or teeth) corresponding to their reliefs and a predetermined number of compartments corresponding to their grooves. The container body has an inlet for the gas to be sucked and an outlet (also called "delivery port") for the compressed gas. The sucked gas is compressed between the two moving rotors and reaches the required pressure at the outlet.
I compressori a vite a secco, comunemente indicati come “oil-free” in contrapposizione ai compressori ad iniezione d’olio, trovano largo impiego in applicazioni nelle quali il livello dei contaminanti deve essere mantenuto al di sotto di una determinata soglia percentuale (solitamente molto bassa). Dry screw compressors, commonly referred to as "oil-free" as opposed to oil-injected compressors, are widely used in applications where the level of contaminants must be kept below a certain percentage threshold (usually very low).
Negli ultimi anni, alcune case costruttrici hanno proposto compressori a vite a secco per pressioni differenziali comprese fra 3 bar e 10 bar, riadattando la tecnologia dei compressori a vite ad iniezione d’olio per impiego ad alte pressioni (superiori a 10 bar). In recent years, some manufacturers have proposed dry screw compressors for differential pressures between 3 bar and 10 bar, re-adapting the technology of oil-injected screw compressors for use at high pressures (above 10 bar).
Tuttavia, la costruzione di tali compressori è molto sofisticata e costosa in quanto deve tenere in considerazione le elevate sollecitazioni meccaniche e termiche alle quali i rotori sono sottoposti. In particolare, per evitare eccessive flessioni sotto carico, il rapporto tra lunghezza e diametro esterno del rotore maschio è tipicamente compreso tra 1.5 e 1.8. La geometria del profilo dei rotori è adeguata alle elevate pressioni ed alla presenza dell’iniezione d’olio. Inoltre, il numero dei denti è legato alla problematica della riduzione dell’influenza dei trafilamenti durante la compressione. Sempre per ridurre l’influenza dei trafilamenti fra i due rotori, le velocità di rotazione degli stessi sono comprese tra 10000rpm e 20000rpm. Per ottenere tali velocità, viene impiegato un sistema meccanico di moltiplicazione costruttivamente complicato e dispendioso dal punto di vista energetico. Inoltre, a differenza dei compressori a vite ad iniezione d’olio, questi compressori fanno uso di ingranaggi di sincronizzazione tra i due rotori. However, the construction of such compressors is very sophisticated and expensive as it must take into account the high mechanical and thermal stresses to which the rotors are subjected. In particular, to avoid excessive bending under load, the ratio between length and external diameter of the male rotor is typically between 1.5 and 1.8. The geometry of the rotor profile is adequate for high pressures and the presence of oil injection. Furthermore, the number of teeth is linked to the problem of reducing the influence of leaks during compression. Again to reduce the influence of leakage between the two rotors, their rotation speeds are between 10000rpm and 20000rpm. To obtain these speeds, a constructively complicated and energy-consuming mechanical multiplication system is used. Furthermore, unlike oil-injected screw compressors, these compressors make use of synchronization gears between the two rotors.
Una ulteriore complicazione costruttiva di tali compressori è rappresentata dalla necessità di predisporre un sistema di cuscinetti a rotolamento speciali (per sopportare le elevate sollecitazioni indotte dai rotori) corredato da un complesso circuito di lubrificazione. Infatti, a causa degli elevati regimi di velocità e della elevata temperatura di funzionamento, l’olio di lubrificazione deve essere iniettato nei cuscinetti e, una volta recuperato, deve essere filtrato e raffreddato. A further constructive complication of these compressors is represented by the need to provide a system of special rolling bearings (to withstand the high stresses induced by the rotors) equipped with a complex lubrication circuit. In fact, due to the high speeds and high operating temperatures, the lubrication oil must be injected into the bearings and, once recovered, must be filtered and cooled.
Apportando alcune modifiche alle luci di mandata, è possibile utilizzare i compressori sopra descritti anche per pressioni differenziali comprese fra 1 bar e 3 bar. Tuttavia, tali compressori hanno lo svantaggio di presentare la medesima complessità costruttiva dei compressori per alte pressioni (superiori a 10 bar). By making some changes to the delivery ports, it is possible to use the compressors described above also for differential pressures between 1 bar and 3 bar. However, these compressors have the disadvantage of having the same constructive complexity as compressors for high pressures (above 10 bar).
Più frequentemente, per applicazioni a basse pressioni differenziali (inferiori ad 1 bar), sono usati compressori di tipo “Roots”. Si tratta di compressori nei quali due rotori a lobi (tipicamente due o tre lobi) ad assi paralleli ruotano in sincronia in senso opposto. Pur essendo costruttivamente semplici, economici ed in grado di garantire buone portate, uno degli svantaggi di tali compressori risiede nella scarsa efficienza del loro ciclo termodinamico. More frequently, for applications with low differential pressures (less than 1 bar), “Roots” type compressors are used. These are compressors in which two lobe rotors (typically two or three lobes) with parallel axes rotate synchronously in the opposite direction. Although constructively simple, economical and able to guarantee good flow rates, one of the disadvantages of these compressors lies in the poor efficiency of their thermodynamic cycle.
In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un compressore a vite a secco che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citata. In this context, the technical task underlying the present invention is to propose a dry screw compressor which overcomes the drawbacks of the aforementioned prior art.
In particolare, è scopo della presente invenzione rendere disponibile un compressore a vite a secco per basse pressioni differenziali (comprese tra 1 bar e 3 bar) e con portate elevate, costruttivamente semplice, economico e facile da mantenere. In particular, it is an object of the present invention to make available a dry screw compressor for low differential pressures (between 1 bar and 3 bar) and with high flow rates, which is constructively simple, economical and easy to maintain.
Inoltre, è scopo della presente invenzione proporre un compressore a vite a secco anche per applicazioni in vuoto fino ad un limite di 150 mbar di pressione assoluta. Furthermore, it is an object of the present invention to propose a dry screw compressor also for vacuum applications up to a limit of 150 mbar of absolute pressure.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un compressore a vite a secco, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni. The specified technical task and the specified purposes are substantially achieved by a dry screw compressor, comprising the technical characteristics set out in one or more of the appended claims.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un compressore a vite a secco, come illustrato negli uniti disegni in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the indicative, and therefore non-limiting, description of a preferred but not exclusive embodiment of a dry screw compressor, as illustrated in the accompanying drawings in which:
- la figura 1 illustra un compressore a vite a secco, secondo la presente invenzione, in sezione longitudinale; Figure 1 illustrates a dry screw compressor, according to the present invention, in longitudinal section;
- la figura 2 illustra una porzione (corpo contenitore) del compressore di figura 1, in sezione longitudinale, per un diverso rapporto di compressione; Figure 2 illustrates a portion (container body) of the compressor of Figure 1, in longitudinal section, for a different compression ratio;
- la figura 3 illustra una porzione (rotori) del compressore di figura 1, in sezione trasversale. Con riferimento alle figure, con 1 è stato indicato un compressore a vite a secco per aria o gas, per impiego sia in pressione sia in vuoto. Il compressore 1 comprende almeno un rotore maschio 2 ed almeno un rotore femmina 3 tra loro coniugati. Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, sono presenti un solo rotore maschio 2 ed un solo rotore femmina 3 alloggiati entro un corpo 4 contenitore ed ingrananti tra loro. In particolare, tale corpo 4 contenitore è ottenuto dall’unione di due cilindri (non illustrati) tra loro comunicanti in modo tale da definire un’unica cavità 5 di alloggiamento dei rotori 2, 3. In una forma realizzativa alternativa (non illustrata), sono presenti una pluralità di coppie coniugate di rotori maschi 2 e di rotori femmina 3. Figure 3 shows a portion (rotors) of the compressor of Figure 1, in cross section. With reference to the figures, 1 indicates a dry screw compressor for air or gas, for use both under pressure and in vacuum. The compressor 1 comprises at least one male rotor 2 and at least one female rotor 3 mutually conjugated. In the embodiment described and illustrated here, there are only one male rotor 2 and only one female rotor 3 housed within a container body 4 and meshing with each other. In particular, this container body 4 is obtained by joining two cylinders (not shown) communicating with each other in such a way as to define a single cavity 5 for housing the rotors 2, 3. In an alternative embodiment (not shown), a plurality of conjugate pairs of male rotors 2 and female rotors 3 are present.
Come illustrato in figura 3, il rotore femmina 3 ruota attorno ad un primo asse O1 di rotazione, mentre il rotore maschio 2 ruota attorno ad un secondo asse O2 di rotazione. In particolare, il primo asse O1 di rotazione si trova ad una distanza I (comunemente nota con il termine di “interasse”) dal secondo asse O2 di rotazione. Il primo asse O1 ed il secondo asse O2 di rotazione sono tra loro paralleli. As illustrated in Figure 3, the female rotor 3 rotates around a first rotation axis O1, while the male rotor 2 rotates around a second rotation axis O2. In particular, the first axis O1 of rotation is located at a distance I (commonly known with the term "center distance") from the second axis O2 of rotation. The first axis O1 and the second axis O2 of rotation are parallel to each other.
Ciascuno di detti rotori 2, 3 presenta rilievi elicoidali che ingranano in scanalature elicoidali ricavate tra corrispondenti rilievi elicoidali dell’altro rotore 2, 3. In tal modo, in sezione trasversale, il rotore maschio 2 mostra lobi 6 (o denti) e vani 7 ingrananti in corrispondenti vani 8 e lobi 9 (o denti) del rotore femmina 3. In particolare, i profili dei lobi 6, 9 e dei vani 7, 8 dei rotori 2, 3 sono asimmetrici per ottimizzare l’efficienza volumetrica. È inoltre prevista la presenza di ingranaggi 20a, 20b di sincronismo di tipo noto tra i rotori 2, 3. Each of said rotors 2, 3 has helical projections which engage in helical grooves formed between corresponding helical projections of the other rotor 2, 3. In this way, in cross section, the male rotor 2 shows lobes 6 (or teeth) and compartments 7 meshing in corresponding compartments 8 and lobes 9 (or teeth) of the female rotor 3. In particular, the profiles of the lobes 6, 9 and the compartments 7, 8 of the rotors 2, 3 are asymmetrical to optimize the volumetric efficiency. The presence of synchronism gears 20a, 20b of a known type between the rotors 2, 3 is also provided.
In figura 3 sono individuati alcuni parametri dimensionali principali che caratterizzano i rotori 2, 3. In particolare, sono state tracciate una circonferenza Cef esterna del rotore femmina 3 ed una circonferenza Cem esterna del rotore maschio 2. Originalmente, il rapporto tra lunghezza Lm e diametro Dm esterno del rotore maschio 2 è maggiore o uguale a due. Preferibilmente, tale rapporto è compreso fra 2 e 3. Per diametro esterno si intende, in questo contesto, il diametro della circonferenza esterna Cem del rotore maschio 2. Come visibile in figura 1, la lunghezza Lm del rotore maschio 2 è pari alla lunghezza Lf del rotore femmina 3. Figure 3 identifies some main dimensional parameters that characterize the rotors 2, 3. In particular, an external circumference Cef of the female rotor 3 and an external circumference Cem of the male rotor 2 have been traced. Originally, the relationship between length Lm and diameter External dm of male rotor 2 is greater than or equal to two. Preferably, this ratio is between 2 and 3. In this context, the external diameter means the diameter of the external circumference Cem of the male rotor 2. As can be seen in Figure 1, the length Lm of the male rotor 2 is equal to the length Lf of the female rotor 3.
Preferibilmente, il numero di lobi 6 del rotore maschio 2 è diverso dal numero di lobi 9 del rotore femmina 3. In particolare, il numero di lobi 6 del rotore maschio 2 è minore del numero di lobi 9 del rotore femmina 3 di almeno una unità. Ad esempio, nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, il numero di lobi 6 del rotore maschio 2 è pari a tre, mentre il numero di lobi 9 del rotore femmina 3 è pari a cinque. In un’altra forma realizzativa (non illustrata), il numero di lobi 6 del rotore maschio 2 è pari a quattro, mentre il numero di lobi 9 del rotore femmina 3 è pari a sei. Preferably, the number of lobes 6 of the male rotor 2 is different from the number of lobes 9 of the female rotor 3. In particular, the number of lobes 6 of the male rotor 2 is less than the number of lobes 9 of the female rotor 3 by at least one unit . For example, in the embodiment described and illustrated here, the number of lobes 6 of the male rotor 2 is equal to three, while the number of lobes 9 of the female rotor 3 is equal to five. In another embodiment (not shown), the number of lobes 6 of the male rotor 2 is equal to four, while the number of lobes 9 of the female rotor 3 is equal to six.
Il corpo 4 contenitore presenta un ingresso 10 per un fluido gassoso da aspirare ed almeno una uscita 11 (o luce di mandata) per il fluido compresso. Tale uscita 11 definisce una apertura 12 ricavata nel corpo 4 contenitore. In una prima forma realizzativa, illustrata in figura 1, tale apertura 12 è di forma triangolare ed è ricavata su una superficie laterale (o mantello) del corpo 4 contenitore. In una seconda forma realizzativa (non illustrata), tale apertura 12 è ricavata in corrispondenza di una estremità del corpo 4 contenitore. Il compressore 1 è inoltre provvisto di mezzi di sagomatura (non illustrati in quanto di tipo noto) dell’apertura 12 per variarne la dimensione in modo tale da conseguire un prefissato rapporto R di compressione. Ad esempio, le figure 1 e 2 illustrano aperture 12 aventi dimensioni diverse, corrispondenti a due diversi rapporti R di compressione. The container body 4 has an inlet 10 for a gaseous fluid to be sucked and at least one outlet 11 (or delivery port) for the compressed fluid. This outlet 11 defines an opening 12 obtained in the container body 4. In a first embodiment, illustrated in Figure 1, this opening 12 is triangular in shape and is formed on a side surface (or shell) of the container body 4. In a second embodiment (not shown), this opening 12 is formed at one end of the container body 4. The compressor 1 is also provided with shaping means (not shown as of a known type) of the opening 12 to vary its size in such a way as to achieve a predetermined compression ratio R. For example, Figures 1 and 2 illustrate apertures 12 having different dimensions, corresponding to two different compression ratios R.
Il compressore 1 impiega cuscinetti di tipo noto. In particolare, i carichi radiali sono sopportati da un primo gruppo 19a di cuscinetti radiali a sfere posti in prossimità dell’ingresso 10 e da un secondo gruppo 19b di cuscinetti a rulli cilindrici posti in prossimità dell’uscita 11. I carichi assiali, invece, sono sopportati da un terzo gruppo 19c di cuscinetti a sfere a contatto obliquo disposti a fianco dei cuscinetti di del secondo gruppo 19b. The compressor 1 uses bearings of known type. In particular, the radial loads are supported by a first group 19a of radial ball bearings placed near the inlet 10 and by a second group 19b of cylindrical roller bearings placed near the outlet 11. The axial loads, on the other hand, they are supported by a third group 19c of angular contact ball bearings arranged alongside the bearings of the second group 19b.
I cuscinetti del primo gruppo 19a, posti sul lato di aspirazione (dove le temperature sono sempre piuttosto basse) sono lubrificati a vita mediante grasso. I cuscinetti del secondo gruppo 19b e del terzo gruppo 19c, posti sul lato di mandata (dove le temperature sono più elevate) sono lubrificati a bagno d’olio insieme agli ingranaggi 20a, 20b di sincronismo. The bearings of the first group 19a, located on the intake side (where temperatures are always rather low) are lubricated for life by means of grease. The bearings of the second group 19b and of the third group 19c, located on the delivery side (where temperatures are higher) are lubricated in an oil bath together with the synchronism gears 20a, 20b.
Il sistema di tenuta del gas, presente solo sul lato di scarico del compressore 1, è formato da uno o più anelli montati, rispettivamente, su un albero 17 del rotore femmina 3 e su un albero 18 del rotore maschio 2. Tali anelli sono costituiti da materiale antiattrito, ad esempio grafite. In particolare, gli anelli sono montati liberi, ma con giochi estremamente ridotti, sui rispettivi alberi 17, 18 dei due rotori 2, 3. The gas sealing system, present only on the discharge side of the compressor 1, is formed by one or more rings mounted, respectively, on a shaft 17 of the female rotor 3 and on a shaft 18 of the male rotor 2. These rings consist of from anti-friction material, such as graphite. In particular, the rings are mounted free, but with extremely reduced play, on the respective shafts 17, 18 of the two rotors 2, 3.
Il sistema di tenuta dell’olio di lubrificazione è costituito, da due ulteriori anelli montati, rispettivamente, sugli alberi 17, 18 dei due rotori 2, 3. Tali ulteriori anelli sono realizzati in materiale a basso coefficiente di attrito (ad esempio in bronzo). In particolare, tali anelli sono montati liberi, ma con giochi estremamente ridotti, sui rispettivi alberi 17, 18 dei due rotori 2, 3. The sealing system of the lubricating oil consists of two further rings mounted, respectively, on the shafts 17, 18 of the two rotors 2, 3. These further rings are made of a material with a low coefficient of friction (for example bronze) . In particular, these rings are mounted free, but with extremely reduced play, on the respective shafts 17, 18 of the two rotors 2, 3.
Il compressore 1 è provvisto di un motore elettrico 16 operativamente attivo sull’albero 17 del rotore femmina 3 per azionarne la rotazione attorno al primo asse O1 di rotazione. Preferibilmente, il motore 16 è del tipo a magneti permanenti. Preferibilmente, il motore 16 a magneti permanenti è del tipo raffreddato con circolazione di acqua. In alternativa, è prevista la possibilità di impiegare un motore a magneti permanenti del tipo raffreddato ad aria. The compressor 1 is equipped with an electric motor 16 operationally active on the shaft 17 of the female rotor 3 to activate its rotation around the first axis O1 of rotation. Preferably, the motor 16 is of the permanent magnet type. Preferably, the permanent magnet motor 16 is of the cooled type with circulation of water. Alternatively, it is possible to use a permanent magnet motor of the air-cooled type.
Preferibilmente, il motore 16 è calettato sull’albero 17 del rotore femmina 3, cioè è in asse con tale albero 17. Nei casi in cui non è richiesta la variazione di velocità, è possibile accoppiare il compressore 1 al motore 16 con cinghie e pulegge. Preferably, the motor 16 is keyed on the shaft 17 of the female rotor 3, i.e. it is in axis with this shaft 17. In cases where the speed variation is not required, it is possible to couple the compressor 1 to the motor 16 with belts and pulleys. .
Il funzionamento del compressore a vite a secco, secondo la presente invenzione, è descritto nel seguito. Il gas (ad esempio aria) viene aspirato dal compressore 1 e, tramite l’ingresso 10, entra nel corpo 4 contenitore. Durante la rotazione, i rilievi elicoidali del rotore femmina 3 ingranano nelle scanalature elicoidali del rotore maschio 2 e viceversa, pertanto anche il rotore maschio 2 viene posto in rotazione. Nelle forme realizzative senza contatto tra i rotori 2, 3, il corretto rapporto di trasmissione/moltiplicazione tra i rotori 2, 3 viene realizzato tramite gli ingranaggi 20a, 20b di sincronismo. The operation of the dry screw compressor, according to the present invention, is described below. The gas (for example air) is sucked by compressor 1 and, through the inlet 10, enters the container body 4. During rotation, the helical projections of the female rotor 3 mesh with the helical grooves of the male rotor 2 and vice versa, therefore also the male rotor 2 is set in rotation. In the embodiments without contact between the rotors 2, 3, the correct transmission / multiplication ratio between the rotors 2, 3 is achieved by means of the synchronism gears 20a, 20b.
Nell’attraversare longitudinalmente il corpo 4 contenitore, il gas viene compresso tra le “spire” dei due rotori 2, 3 in rotazione e giunge all’uscita 11. As it crosses the container body 4 longitudinally, the gas is compressed between the "coils" of the two rotating rotors 2, 3 and reaches exit 11.
La prima forma realizzativa (apertura 12 sulla superficie laterale del corpo 4 contenitore) è impiegata per rapporti R di compressione “intermedi”, ad esempio compresi tra 1 e 4, mentre la seconda forma realizzativa (apertura 12 in corrispondenza di una estremità del corpo 4 contenitore) è impiegata per rapporti R di compressione “elevati”, ad esempio compresi tra 4 e 10. In entrambe le due forme realizzative, i mezzi di sagomatura definiscono la dimensione dell’apertura 12 corrispondente al rapporto R di compressione desiderato. The first embodiment (opening 12 on the lateral surface of the container body 4) is used for "intermediate" compression ratios R, for example between 1 and 4, while the second embodiment (opening 12 at one end of the body 4 container) is used for "high" compression ratios R, for example between 4 and 10. In both the two embodiments, the shaping means define the size of the opening 12 corresponding to the desired compression ratio R.
Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del compressore a vite a secco, secondo la presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi. From the above description the characteristics of the dry screw compressor according to the present invention are clear, as are the advantages.
In particolare, il rapporto tra lunghezza e diametro esterno del rotore maschio (maggiore o uguale a due) è reso possibile dalle basse pressioni differenziali (comprese tra 1 bar e 3 bar), o dalla pressione assoluta limite di 150 mbar per applicazioni in vuoto. In particular, the ratio between length and external diameter of the male rotor (greater than or equal to two) is made possible by the low differential pressures (between 1 bar and 3 bar), or by the absolute limit pressure of 150 mbar for vacuum applications.
Inoltre, la scelta della geometria del profilo e l’azionamento del compressore tramite l’albero del rotore femmina consentono di massimizzare la cilindrata del compressore, a parità di lunghezza dei rotori, permettendo quindi di raggiungere le portate richieste a velocità di rotazione nettamente inferiori a 10000rpm. Furthermore, the choice of the geometry of the profile and the activation of the compressor through the shaft of the female rotor allow to maximize the displacement of the compressor, with the same length of the rotors, thus allowing to reach the required flow rates at rotation speeds significantly lower than 10000rpm.
Inoltre, la geometria del profilo consente di avere una linea di contatto maggiore tra i rotori con una migliore tenuta, riducendo i trafilamenti. In addition, the geometry of the profile allows for a greater contact line between the rotors with a better seal, reducing leakage.
Inoltre, grazie alle forze relativamente ridotte generate dalla pressione che agisce sui rotori ed alla velocità di rotazione relativamente bassa, il compressore può impiegare tipologie di cuscinetti economiche e costruttivamente semplici. In particolare, a differenza dei compressori a vite di arte nota, è evitato l’uso di cuscinetti speciali caratterizzati da giochi ridotti, gabbie di disegno e materiali speciali o l’uso di speciali assiemi di cuscinetti con corpi volventi precaricati. Moreover, thanks to the relatively low forces generated by the pressure acting on the rotors and to the relatively low rotation speed, the compressor can use economical and constructively simple types of bearings. In particular, unlike known art screw compressors, the use of special bearings characterized by reduced play, design cages and special materials or the use of special bearing assemblies with preloaded rolling elements is avoided.
Inoltre, i carichi ridotti e la bassa velocità di rotazione permettono di semplificare notevolmente anche il sistema di lubrificazione dei cuscinetti ed il sistema di tenuta del gas e dell’olio di lubrificazione, in modo tale da conseguire la massima efficienza al minor costo. In particolare, per quanto riguarda la tenuta dell’olio di lubrificazione, lo speciale disegno del labirinto realizzato sulla superficie dell’anello affacciata all’albero corrispondente, garantisce la tenuta delle gocce di olio e delle particelle di aerosol che si generano all’interno del carter di lubrificazione. In addition, the reduced loads and the low rotation speed also make it possible to greatly simplify the bearing lubrication system and the sealing system of the gas and lubrication oil, in order to achieve maximum efficiency at the lowest cost. In particular, as regards the sealing of the lubrication oil, the special design of the labyrinth made on the surface of the ring facing the corresponding shaft, guarantees the sealing of the oil drops and aerosol particles that are generated inside the lubrication sump.
Inoltre, grazie al fatto che il compressore funziona a velocità non superiori a 10000rpm, è possibile calettare direttamente il motore sull’albero del rotore femmina (cioè senza l’interposizione di organi di trasmissione), ottenendo un compressore costruttivamente semplice, compatto ed avente una maggiore efficienza energetica. In tal modo, si sfrutta il rapporto di moltiplicazione degli ingranaggi di sincronismo dei rotori, che corrisponde al rapporto tra il numero di lobi del rotore femmina ed il numero di lobi del rotore maschio (nella forma realizzativa illustrata esso è pari a 5/3=1.66667). Si evita così l’utilizzo di moltiplicatori a ruote dentate, conseguendo un vantaggio in termini di semplicità costruttiva, ingombro, costi e rumorosità. Furthermore, thanks to the fact that the compressor operates at speeds not exceeding 10000rpm, it is possible to directly key the motor on the shaft of the female rotor (i.e. without the interposition of transmission components), obtaining a constructively simple, compact compressor having a greater energy efficiency. In this way, the multiplication ratio of the synchronism gears of the rotors is exploited, which corresponds to the ratio between the number of lobes of the female rotor and the number of lobes of the male rotor (in the embodiment illustrated it is equal to 5/3 = 1.66667). This avoids the use of gearwheels multipliers, achieving an advantage in terms of construction simplicity, size, costs and noise.
Inoltre, all’efficienza energetica del compressore contribuisce anche l’impiego del motore a magneti permanenti, il quale consegue bassi consumi su una ampia gamma di velocità. In particolare, il motore impiegato presenta rendimenti maggiori dei motori elettrici asincroni trifase utilizzati nella tecnica nota, specialmente a velocità ridotte. Tra l’altro, l’impiego di un motore a magneti permanenti raffreddato ad acqua consente di ridurre le dimensioni ed il peso del motore stesso, consentendone appunto l’installazione diretta sull’albero del rotore femmina, sfruttando i cuscinetti radiali del compressore stesso. In addition, the use of the permanent magnet motor also contributes to the energy efficiency of the compressor, resulting in low consumption over a wide range of speeds. In particular, the motor used has higher efficiencies than the three-phase asynchronous electric motors used in the known art, especially at reduced speeds. Among other things, the use of a water-cooled permanent magnet motor allows to reduce the size and weight of the motor itself, allowing it to be installed directly on the shaft of the female rotor, using the radial bearings of the compressor itself.
L’ottimizzazione del rendimento energetico è ottenuta anche grazie all’adozione di una luce di mandata di dimensioni variabili sulla base del rapporto di compressione desiderato, realizzando in tal modo un compressore estremamente versatile e modulare. The optimization of energy efficiency is also achieved thanks to the adoption of a discharge port of variable dimensions based on the desired compression ratio, thus creating an extremely versatile and modular compressor.
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