JP2021510404A - Compressor - Google Patents
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Abstract
【解決手段】乾式回転スクリュー圧縮機は、吸込チャンバを形成するハウジング(26)に２つのスクリューロータを備えている。圧縮機の圧縮機入口(28)に、好ましくは大気圧が加えられ、圧縮機の圧縮機出口(32)に、好ましくは２バール（絶対圧）を超える圧力が加えられる。スクリューロータ毎に少なくとも１つの移動要素(10, 12)が設けられ、複数の巻きを有する螺旋状の凹部を含む。１つのスクリューロータにつき少なくとも１つの移動要素(10, 12)は１つのねじ山の非対称の輪郭を有している。A dry rotary screw compressor comprises two screw rotors in a housing (26) forming a suction chamber. Atmospheric pressure is preferably applied to the compressor inlet (28) of the compressor, and a pressure of more than 2 bar (absolute pressure) is preferably applied to the compressor outlet (32) of the compressor. Each screw rotor is provided with at least one moving element (10, 12) and includes a spiral recess with multiple windings. At least one moving element (10, 12) per screw rotor has an asymmetric contour of one thread.
Description
本発明は、圧縮機、特にスクリュー圧縮機に関する。 The present invention relates to compressors, especially screw compressors.
ガスを圧縮するため、特に圧縮空気を提供するために、最近では主にオイルが注入されたスクリュー圧縮機を使用する。スクリュー圧縮機は、通常１つの圧縮段で１バール（絶対圧）から8.5 〜14バール（絶対圧）の圧縮を行うことができる。ここで、送出される吸込体積流量は30〜5000 m3/h の範囲内である。このようなスクリュー圧縮機は、反対方向に回転する２つのスクリューロータを備えている。スクリューロータは、移動要素が形成されるように少なくとも１つの螺旋状の深くなる部分を夫々有している。２つのスクリューロータが配置されている吸込チャンバにオイルを注入することにより、ロータと吸込チャンバのハウジング及び／又は内壁との間の間隙が密閉される。オイルを供給することにより、１つの圧縮段で特に最大14バールまでの高い圧縮圧力を実現すべく、十分な緊密性を達成することができる。更に、オイルは２つのスクリューロータ間の転がり接触を滑らかにする役目を果たす。従って、２つのスクリューロータのための同期歯車が必要ではない。更に、オイルは圧縮熱を放出する役目を果たす。この方法のみによって、低温を高効率で達成することができる。最後に、オイルは機械騒音を弱める役目を果たす。オイルの使用の本質的な不利点は、オイルが、送出されるガスに入り込むということである。オイルを圧縮空気から多段分離器を用いて除去しなければならない。その結果、このような圧縮機は複雑になり、大きな設置スペースを必要とする。特に製薬工業又は食品工業の分野のような、高純度の圧縮空気を必要とする領域での、オイルが注入されたスクリュー圧縮機の使用は不可能であるか、又は極めて複雑な多段式オイル分離器を使用するときのみ可能である。 Nowadays, mainly oil-injected screw compressors are used to compress the gas, especially to provide compressed air. A screw compressor can usually perform compression from 1 bar (absolute pressure) to 8.5 to 14 bar (absolute pressure) in one compression stage. Here, the suction volume flow rate delivered is in the range of 30 to 5000 m 3 / h. Such a screw compressor includes two screw rotors that rotate in opposite directions. Each screw rotor has at least one spiral deepening portion to form a moving element. By injecting oil into the suction chamber where the two screw rotors are located, the gap between the rotor and the housing and / or inner wall of the suction chamber is sealed. By supplying oil, sufficient tightness can be achieved, especially in order to achieve high compression pressures up to 14 bar in one compression stage. In addition, the oil serves to smooth the rolling contact between the two screw rotors. Therefore, there is no need for synchronous gears for the two screw rotors. In addition, the oil serves to release the heat of compression. Only by this method, low temperature can be achieved with high efficiency. Finally, oil serves to reduce mechanical noise. The essential disadvantage of using oil is that it gets into the gas being delivered. Oil must be removed from the compressed air using a multi-stage separator. As a result, such compressors are complex and require large installation space. The use of oil-injected screw compressors is not possible or extremely complex multi-stage oil separation, especially in areas that require high-purity compressed air, such as in the pharmaceutical and food industries. Only possible when using a vessel.
オイルを含まない圧縮空気を生成するために、ドライ圧縮式スクリュー圧縮機を使用することが知られている。ここで、２つのスクリューロータは、接触しないように配置され、油潤滑式歯車を介して互いに同期する。しかしながら、ドライ圧縮式スクリュー圧縮機は、１つの圧縮段が４〜５バール（絶対圧）への圧縮しかできないという欠点を有する。この理由は、特にロータとハウジングとの間の間隙を通って大きな漏れが生じるからである。従って、例えば９バール（絶対圧）の圧力に達するために、二段のスクリュー圧縮機を使用しなければならない。２つの圧縮段に加えて、圧縮空気の中間冷却が必要であり、多くの構成要素を備えて大きな設置スペースを必要とする複雑な機器になる。 It is known to use a dry compression screw compressor to produce oil-free compressed air. Here, the two screw rotors are arranged out of contact and are synchronized with each other via oil-lubricated gears. However, the dry compression type screw compressor has a drawback that one compression stage can only compress to 4 to 5 bar (absolute pressure). The reason for this is that large leaks occur, especially through the gap between the rotor and the housing. Therefore, a two-stage screw compressor must be used to reach a pressure of, for example, 9 bar (absolute pressure). In addition to the two compression stages, intermediate cooling of compressed air is required, resulting in a complex device with many components that requires a large installation space.
更に、いわゆる回転歯圧縮機として構成されているドライ圧縮式圧縮機が知られている。このようなドライ圧縮式圧縮機も、約９バール（絶対圧）の高圧を達成するために多段の構成としなければならないという欠点を有する。 Further, a dry compression type compressor configured as a so-called rotary tooth compressor is known. Such a dry compression compressor also has a drawback that it must be configured in multiple stages in order to achieve a high pressure of about 9 bar (absolute pressure).
更に、ドライ圧縮式スピンドル圧縮機が知られている。このようなスピンドル圧縮機は、ディスプレーサの複数の巻き又はループに沿って一列に配置された複数の閉じた作業チャンバを備えている。理論上、スピンドル圧縮機が多段のスクリュー圧縮機又は回転歯圧縮機の代わりになり得るように、一段の構成を用いても高い圧縮圧力を達成すると言われている。しかしながら、一段の構成を用いて高い圧縮圧力に達することができるという証拠がなく、スピンドル圧縮機は今のところ市販されていない。スピンドル圧縮機は、例えば独国特許出願公開第102010064388号明細書、国際公開第2011／101064号パンフレット、独国特許出願公開第102012202712号明細書及び独国特許出願公開第102011004960号明細書に記載されている。 Further, a dry compression type spindle compressor is known. Such a spindle compressor comprises a plurality of closed working chambers arranged in a row along a plurality of windings or loops of the displacer. In theory, it is said that high compression pressure is achieved even with a one-stage configuration so that a spindle compressor can replace a multi-stage screw compressor or rotary tooth compressor. However, there is no evidence that high compression pressures can be reached using a one-stage configuration, and spindle compressors are not currently commercially available. Spindle compressors are described, for example, in German Patent Application Publication No. 102010064388, International Publication No. 2011/101064 Pamphlet, German Patent Application Publication No. 102012202712 and German Patent Application Publication No. 102011004960. ing.
本発明は、一段の構成を用いても特に５バール（絶対圧）を超える高圧に達することができるドライ圧縮式圧縮機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a dry compression compressor capable of reaching a high pressure exceeding 5 bar (absolute pressure) even if a one-stage configuration is used.
本発明によれば、この目的は請求項１に係るドライ圧縮式圧縮機を用いて達成される。 According to the present invention, this object is achieved by using the dry compression compressor according to claim 1.
本発明に係るドライ圧縮式圧縮機は、ハウジングによって画定された吸込チャンバを備えている。互いに係合する２つのスクリューロータが吸込チャンバに配置されている。これらのスクリューロータは、ガスを送出するために互いに対して反対方向に回転する。このために、各スクリューロータは、巻きを画定するための螺旋状の凹部を有する少なくとも１つの移動要素を有している。特に、スクリューロータ毎に、ロータ軸と一体に形成され得る１つの移動要素のみが設けられ得る。更に、ハウジングは、好ましくは大気圧が存在する圧縮機入口を有している。圧縮機出口には、好ましくは２バール（絶対圧）を超える圧力が存在し、５バール（絶対圧）を超える圧力が圧縮機出口に存在することが特に好ましい。 The dry compression compressor according to the present invention includes a suction chamber defined by a housing. Two screw rotors that engage with each other are located in the suction chamber. These screw rotors rotate in opposite directions to deliver gas. To this end, each screw rotor has at least one moving element with a spiral recess for defining the winding. In particular, each screw rotor may be provided with only one moving element that can be formed integrally with the rotor shaft. In addition, the housing preferably has a compressor inlet in which atmospheric pressure is present. It is particularly preferred that a pressure greater than 2 bar (absolute pressure) is present at the compressor outlet and a pressure greater than 5 bar (absolute pressure) is present at the compressor outlet.
本発明によれば、１つのスクリューロータにつき少なくとも１つの移動要素が一経路の構成であり、非対称の輪郭を有するので、本発明に係るドライ圧縮式圧縮機を用いて、一段の構成で高圧に達することができる。特に好ましい実施形態によれば、非対称の輪郭は、ブローホールが生じないように、又は小さなブローホールのみが生じるように構成されている。連続的なブローホールが存在しないので、本発明に従って好ましくは非対称の輪郭では、短絡が２つの隣り合うチャンバ間のみに生じる。特に好ましい実施形態によれば、いわゆるクインビー輪郭が非対称の輪郭として設けられている。非対称の輪郭は２つの異なる輪郭縁部を有している。２つの別々の動作工程が必要なため製造が複雑であるが、極めて緊密な作業チャンバが実現され得る。 According to the present invention, at least one moving element per screw rotor has a one-path configuration and has an asymmetric contour. Therefore, the dry compression compressor according to the present invention is used to increase the pressure in a single stage configuration. Can be reached. According to a particularly preferred embodiment, the asymmetric contour is configured so that blowholes do not occur or only small blowholes occur. Due to the absence of continuous blow holes, in a preferably asymmetrical contour according to the present invention, short circuits occur only between two adjacent chambers. According to a particularly preferred embodiment, a so-called quinby contour is provided as an asymmetric contour. The asymmetric contour has two different contour edges. Manufacture is complicated due to the need for two separate operating steps, but a very tight working chamber can be realized.
一経路の、場合によっては対称のロータ輪郭を設けることにより、より高い緊密性を達成することができるという利点がある。噛合する夫々の移動要素に２以上の経路を有する輪郭の場合、複数のチャンバを横切る連結部分が間隙を通して形成されるので、漏れが送出されるガス流及びエネルギー変換品質に影響を及ぼす。 There is an advantage that higher tightness can be achieved by providing a one-path, and in some cases symmetrical, rotor contour. For contours with more than one path to each meshing moving element, a connecting portion across multiple chambers is formed through the gap, thus affecting the gas flow and energy conversion quality at which the leak is delivered.
本発明に係るドライ圧縮式圧縮機の別の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの移動要素の巻きの数、又は複数の移動要素の場合にはスクリューロータの複数の移動要素の巻きの合計が、圧縮機入口の圧力に対する圧縮機出口の圧力の比より大きい。従って、ｎ＞（pout／pin）から巻きの数が得られる。尚、poutは圧縮機の出口圧力であり、pin は圧縮機の入口圧力である。巻き又はループの数が以下のように計算されることが特に好ましい。
ｎ＞（pout／pin）＋４
According to another preferred embodiment of the dry compression compressor according to the present invention, the number of windings of at least one moving element, or in the case of a plurality of moving elements, the total number of windings of the plurality of moving elements of the screw rotor. , Greater than the ratio of the pressure at the compressor outlet to the pressure at the compressor inlet. Therefore, the number of turns can be obtained from n> (p out / p in). Note that p out is the outlet pressure of the compressor, and p in is the inlet pressure of the compressor. It is particularly preferred that the number of turns or loops be calculated as follows:
n> (p out / p in ) +4
１つのスクリューロータにつきこのような多数の巻き又はループが設けられているため、ガスの連続的であるが、比較的遅い圧縮が達成される。そのため、圧縮中に生じる熱を容易に放出することが可能である。 Due to the large number of such windings or loops provided per screw rotor, continuous but relatively slow compression of the gas is achieved. Therefore, it is possible to easily release the heat generated during compression.
更に、入口段の理論上の送出容積(Vin) と出口段の理論上の送出容積(Vout)とのドライ圧縮式スクリュー圧縮機の設定容積比が、入口の入口圧力(pin) と出口の出口圧力(pout)との圧力比に適合されていることが好ましい。ここで、pin 及びpoutは絶対圧として定められている。vi＝（Vin／Vout）＝（pout／pin）1/k の容積比viが好ましい。尚、ｎはk-0.3 からk+0.3 の値を有し、好ましくはk-0.1 とk+0.1 との間の値を有する。ここで、ｋは送出されるガス混合物の等方性指数である。 Furthermore, the set volume ratio of the dry compression type screw compressor between the theoretical delivery volume (V in ) of the inlet stage and the theoretical delivery volume (V out ) of the outlet stage is the inlet pressure (p in ) of the inlet. It is preferably adapted to the pressure ratio of the outlet to the outlet pressure (p out). Here, p in and p out are defined as absolute pressures. v i = (V in / V out ) = (p out / p in ) 1 / k volume ratio v i is preferred. Note that n has a value from k-0.3 to k + 0.3, preferably a value between k-0.1 and k + 0.1. Here, k is the isotropic index of the gas mixture delivered.
別の好ましい実施形態によれば、移動要素は、チャンバの容積Vin が中間容積VVK に減少する少なくとも１つの領域又は部分を有している。 According to another preferred embodiment, the moving element has at least one region or portion in which the chamber volume V in is reduced to an intermediate volume V VK.
別の好ましい実施形態又は代替的な実施形態によれば、大きな入口容積(Vin) からより小さい出口容積(Vout)への複数段（複数の作業チャンバ）の送出容積の減少を２つの領域に分割する。ここで、第１の領域では、吸込側に向かって閉じられた作業チャンバは、小回転角範囲内で特定の容積（予圧の容積VVK ）に減少することが特に好ましい。ここで、VVK ＝ｘ×Vin が好ましい。尚、ｘ＝0.1 〜0.5 、特にｘ＝0.2 〜0.4 、特に好ましくはｘ＝0.3 である。圧縮動作により、予圧は、ガスの温度を150 ℃〜200 ℃の適度な値に上昇させる。圧縮の第２の領域では、回転角に応じて、作業チャンバの容積が第１の領域よりかなり小さい程度まで減少する。第２の領域の回転角、ひいては段数は、第１の領域よりかなり大きい。第１の領域での適度な温度上昇、第２の領域での大きなハウジング表面、及びより大きな回転角による第２の領域でのガスの比較的長い滞留時間により、第２の領域では、圧縮によるガスの別の温度上昇がハウジングへの熱輸送により大幅に回避され得る。 According to another preferred embodiment or alternative embodiment, the reduction of the delivery volume of multiple stages (multiple working chambers) from a large inlet volume (V in ) to a smaller outlet volume (V out) in two areas. Divide into. Here, in the first region, it is particularly preferable that the working chamber closed toward the suction side is reduced to a specific volume (preload volume V VK) within a small rotation angle range. Here, V VK = x × V in is preferable. It should be noted that x = 0.1 to 0.5, particularly x = 0.2 to 0.4, and particularly preferably x = 0.3. Due to the compression operation, the preload raises the temperature of the gas to a moderate value between 150 ° C and 200 ° C. In the second region of compression, depending on the angle of rotation, the volume of the working chamber is reduced to a much smaller extent than in the first region. The angle of rotation of the second region, and thus the number of stages, is considerably larger than that of the first region. Due to the moderate temperature rise in the first region, the large housing surface in the second region, and the relatively long residence time of the gas in the second region due to the larger angle of rotation, in the second region due to compression. Another temperature rise of the gas can be largely avoided by heat transfer to the housing.
生じる圧縮熱をハウジングの側壁を介して容易に放出することができるように、ガスの圧縮率が選択されるため、ガスの温度が上昇しないか、又は僅かのみ上昇する。ここで、最高温度の変化は、好ましくは50℃未満であり、特に好ましくは30℃未満である。 The compressibility of the gas is chosen so that the resulting heat of compression can be easily dissipated through the side walls of the housing so that the temperature of the gas does not rise or rises only slightly. Here, the change in maximum temperature is preferably less than 50 ° C, particularly preferably less than 30 ° C.
容積減少を選択して分割する特別な利点は、要素の十分に均一な温度分布が達成されるということである。そのため、熱的な最大負荷及び関連する大きな要素の膨張を回避することができる。 A special advantage of selecting and dividing the volume reduction is that a sufficiently uniform temperature distribution of the elements is achieved. Therefore, the maximum thermal load and the expansion of related large elements can be avoided.
入口容積(Vin) と予圧の容積（第１の領域から第２の領域への移行VVK ）との比を圧縮機の内部容積比viに関連させることができ、この比にvVK ＝（Vin／VVK）＝(vi)1/j が適用される。尚、ｊ＝２〜５、特にｊ＝2.5 〜3.5 、特に好ましくはｊ＝３である。 The ratio of the inlet volume (V in ) to the preload volume (transition V VK from the first region to the second region) can be related to the internal volume ratio v i of the compressor, to which v V K = (V in / V VK ) = (v i ) 1 / j is applied. It should be noted that j = 2 to 5, particularly j = 2.5 to 3.5, and particularly preferably j = 3.
特に好ましい実施形態によれば、予圧を、記載された第１の領域で1.5 〜３のロータ回転（巻き）で行う。 According to a particularly preferred embodiment, preloading is performed in the first region described with 1.5 to 3 rotor rotations (winding).
好ましい実施形態によれば、第２の領域における本発明に関する多数の巻きは、ロータ毎に１つの移動要素によって実現され得る。しかしながら、例えば２つの移動要素によって、対応する数の巻きをこの排出側領域に設けることが更に可能である。本発明によれば、好ましくは送出される媒体が１つの巻きにつき僅かのみ圧縮されるこの領域に本発明に関する多数の巻きを設けることにより、ロータの内部冷却無しで圧縮することが可能である。この理由は特に、この領域での相対的に僅かな圧縮により、圧縮によって生じる移動要素の温度上昇が小さいためである。更にこの領域では、送出される媒体の高密度により、媒体を介した移動要素から圧縮機のハウジングへの優れた熱放散を実現する。 According to a preferred embodiment, the multiple windings for the present invention in the second region can be realized by one moving element per rotor. However, it is further possible to provide a corresponding number of windings in this discharge side region, for example with two moving elements. According to the present invention, it is possible to compress without internal cooling of the rotor by providing a large number of windings according to the present invention in this region where the medium to be delivered is preferably compressed only slightly per winding. The reason for this is, in particular, that the relatively small amount of compression in this region causes a small increase in temperature of the moving elements caused by the compression. Further, in this region, the high density of the transmitted medium provides excellent heat dissipation from the moving element through the medium to the housing of the compressor.
出口圧力の５％〜20％が存在する領域と排出側のロータ端部との間に少なくとも６、特には少なくとも８、特に好ましくは少なくとも１０の巻きが設けられるように、スクリューロータ及び少なくとも１つの移動要素が構成されていることが好ましい。ここで、排出側のロータ端部は圧縮機出口の領域である。ここで、好ましい実施形態によれば、この領域での本発明に関する多数の巻きは、ロータ毎に設けられた１つの排出側移動要素に設けられ得る。しかしながら、例えば、対応する数の巻きを２つの移動要素のこの排出側領域に設けることが更に可能である。本発明によれば、送出される媒体が相対的に僅かのみ圧縮される領域に本発明に関する多数の巻きを設けることにより、ロータの内部冷却無しで圧縮することが可能である。この理由は、特にこの領域での相対的に僅かな圧縮により、圧縮によって生じる移動要素の温度上昇がより小さいためである。更にこの領域では、送出される媒体の高密度により、媒体を介した移動要素から圧縮機のハウジングへの優れた熱放散を実現する。 A screw rotor and at least one such that at least 6, particularly at least 8, particularly preferably at least 10 windings are provided between the region where 5% to 20% of the outlet pressure is present and the end of the rotor on the discharge side. It is preferable that the moving element is configured. Here, the rotor end on the discharge side is the area of the compressor outlet. Here, according to a preferred embodiment, a large number of windings according to the present invention in this region may be provided on one discharge side moving element provided for each rotor. However, it is further possible, for example, to provide a corresponding number of turns in this discharge side region of the two moving elements. According to the present invention, it is possible to compress without internal cooling of the rotor by providing a large number of windings according to the present invention in a region where the transmitted medium is relatively slightly compressed. The reason for this is that relatively slight compression, especially in this region, causes a smaller temperature rise of the moving element due to the compression. Further, in this region, the high density of the transmitted medium provides excellent heat dissipation from the moving element through the medium to the housing of the compressor.
更に、好ましくは多数の巻きにより、ハウジングとの熱交換のための大きな表面積が使用可能である。 Further, preferably with a large number of windings, a large surface area can be used for heat exchange with the housing.
好ましくは少なくとも６、特には少なくとも８、特に好ましくは少なくとも１０の巻きが排出側の移動要素に設けられていることが特に好ましい。 It is particularly preferred that the moving element on the discharge side is provided with preferably at least 6, particularly at least 8, particularly preferably at least 10 turns.
更に、本発明に従って内部冷却無しでスクリューロータを構成するために、排出側の移動要素が、少なくとも６、特には少なくとも８、特に好ましくは少なくとも１０の巻きで２バール（絶対圧）を超える平均作動圧力を有することが好ましい。特に、圧縮機内に一定の圧力勾配を実現しようとしている。従って、圧力は、多くの巻き、特に６〜１０の巻きに亘って徐々に上昇すべきである。 Further, in order to construct the screw rotor without internal cooling according to the present invention, the moving element on the discharge side has an average operation of more than 2 bar (absolute pressure) with at least 6, particularly at least 8, particularly preferably at least 10 turns. It is preferable to have pressure. In particular, we are trying to achieve a constant pressure gradient in the compressor. Therefore, the pressure should gradually increase over many windings, especially 6-10 windings.
従って、本発明によれば、内部冷却無しのロータ又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金のハウジングの場合であっても、特に排出側領域で少なくとも１つの移動要素の表面と吸込チャンバの内部との間に、高さが0.03mm〜0.2 mm、特に0.05mm〜0.1 mmの冷却間隙を設けることが、好ましくは可能である。このような比較的大きな間隙高さは、上述したように、特に６、好ましくは８、特に好ましくは１０の最後の巻きの本発明に関する構成により設けられ得る。 Therefore, according to the present invention, even in the case of rotors without internal cooling or aluminum or aluminum alloy housings, the height between the surface of at least one moving element and the interior of the suction chamber, especially in the discharge side region. It is preferably possible to provide a cooling gap of 0.03 mm to 0.2 mm, particularly 0.05 mm to 0.1 mm. Such a relatively large gap height can be provided by the configuration according to the invention of the last winding, particularly 6, preferably 8, particularly preferably 10, as described above.
本発明の別の好ましい実施形態によれば、直径に対して相対的に長いスクリューロータが選択されている。特に、１つのスクリューロータにつき少なくとも１つの移動要素、又は１つのスクリューロータにつき複数の移動要素の場合には前記複数の移動要素は共通して、（L/D）＞（pout／2pin）−２、特に（L/D）＞（pout／2pin）−１が適用される直径Ｄに対する長さＬの比を有する。 According to another preferred embodiment of the invention, a screw rotor that is relatively long relative to diameter has been selected. In particular, in the case of at least one moving element per screw rotor, or a plurality of moving elements per screw rotor, the plurality of moving elements are common (L / D)> (p out / 2p in ). It has a ratio of length L to diameter D to which -2, in particular (L / D)> (p out / 2p in) -1, is applied.
特に多くのチャンバを有する長いロータを設けることにより、熱放散に使用可能な領域が増大する。その結果としてもたらされる優れた熱交換により、圧縮ガスのガス温度は比較的低い。多くのチャンバを設けることにより、隣り合うチャンバ間の圧力差が小さく、ひいては大きな緊密性が達成され得るという利点が更にある。入口から出口側に段毎に送出容積をこのように減らすため、圧縮処理は熱力学の点から特に効果的であり、ガス温度は比較的低いままである。ここで、過剰圧縮又は再空気混和による圧縮が生じないように、内部容積比が入口圧力に対する出口圧力の比に適合されていることが特に好ましい。 Providing a long rotor, especially with many chambers, increases the area available for heat dissipation. Due to the excellent heat exchange that results, the gas temperature of the compressed gas is relatively low. By providing many chambers, there is an additional advantage that the pressure difference between adjacent chambers is small, and thus a large tightness can be achieved. The compression process is particularly effective in terms of thermodynamics and the gas temperature remains relatively low because the delivery volume is thus reduced step by step from the inlet to the outlet. Here, it is particularly preferable that the internal volume ratio is adapted to the ratio of the outlet pressure to the inlet pressure so that compression due to overcompression or reair mixing does not occur.
巻きのピッチを変えることにより、内部容積比を達成することができる。巻きのピッチが圧縮機入口から圧縮機出口に減少する及び／又はより急になるように、巻きのピッチが特に変化することが好ましい。ピッチは連続的及び／又は段階的に変化可能である。 The internal volume ratio can be achieved by changing the winding pitch. It is particularly preferred that the winding pitch change so that the winding pitch decreases from the compressor inlet to the compressor outlet and / or becomes steeper. The pitch can be changed continuously and / or stepwise.
ピッチの変化に加えて、又はピッチの変化の代わりに、輪郭の頭部直径又は足部直径が連続的又は段階的に変化可能である。ここでも、ロータが円錐状の構成を有するように、特にピッチの連続的な変化と組み合わせた頭部直径又は足部直径の連続的な変化が特に好ましい。 In addition to or instead of pitch changes, the contour head diameter or foot diameter can change continuously or stepwise. Again, continuous changes in head diameter or foot diameter, especially in combination with continuous changes in pitch, are particularly preferred so that the rotor has a conical configuration.
特に好ましい実施形態によれば、出口圧力と入口圧力との圧力比は少なくとも５である。特に好ましい実施形態によれば、出口圧力は少なくとも２バール（絶対圧）、特には少なくとも５バールである。 According to a particularly preferred embodiment, the pressure ratio between the outlet pressure and the inlet pressure is at least 5. According to a particularly preferred embodiment, the outlet pressure is at least 2 bar (absolute pressure), in particular at least 5 bar.
別の特に好ましい実施形態によれば、ドライ圧縮式圧縮機は、好ましくは圧縮機のハウジング内の圧縮機入口及び／又は圧縮機出口にガス収集チャンバを夫々備えている。 According to another particularly preferred embodiment, the dry compressor preferably includes gas collection chambers at the compressor inlet and / or at the compressor outlet, respectively, within the compressor housing.
更に、ドライ圧縮式圧縮機が２本の軸を備えた圧縮機であることが好ましい。狭い間隙が移動要素間、及び移動要素と吸込チャンバの内壁との間の両方で実現され得るように、２本の軸は好ましくは両側で支持されている。２本のロータ軸は、好ましくは吸込チャンバの外側に配置された同期歯車によって同期することが好ましい。軸受をグリース及び／又はオイルによって潤滑することができる。同様に、歯車をグリース及び／又はオイルによって潤滑することができる。軸受及び同期歯車の両方が好ましくは吸込チャンバの外側に配置されているので、このような潤滑が可能であり、ひいては送出されるガスをオイルによって汚染することを回避する。 Further, it is preferable that the dry compression type compressor is a compressor having two shafts. The two shafts are preferably supported on both sides so that a narrow gap can be achieved both between the moving elements and between the moving elements and the inner wall of the suction chamber. The two rotor shafts are preferably synchronized by synchronous gears located outside the suction chamber. Bearings can be lubricated with grease and / or oil. Similarly, gears can be lubricated with grease and / or oil. Since both bearings and synchronous gears are preferably located outside the suction chamber, such lubrication is possible and thus avoids contaminating the delivered gas with oil.
ハウジングがアルミニウム又はアルミニウム合金から形成されていることが好ましい。ここで、ハウジングのためにアルミニウム合金AlSi7Mg 又はアルミニウム合金AlMg07,5Siが特に好ましい。特に、スクリューロータの材料の熱膨脹係数（膨張係数）がハウジングの材料の膨張係数より小さい。スクリューロータの膨脹係数が12×10-6 1/K より小さいことが特に好ましい。このような膨張係数は、鉄又は鋼の材料から形成されているロータで達成され得る。 The housing is preferably made of aluminum or an aluminum alloy. Here, aluminum alloy AlSi7Mg or aluminum alloy AlMg07,5Si is particularly preferable for the housing. In particular, the coefficient of thermal expansion (coefficient of expansion) of the material of the screw rotor is smaller than the coefficient of expansion of the material of the housing. It is particularly preferable that the expansion coefficient of the screw rotor is less than 12 × 10 -6 1 / K. Such a coefficient of expansion can be achieved with a rotor made of iron or steel material.
吸込チャンバに配置された２つのスクリューロータは、螺旋状の凹部を有する少なくとも１つの移動要素を有している。螺旋状の凹部は複数の巻きを画定している。本発明によれば、少なくとも１つの移動要素は鋼又は鉄の合金から形成されている。従って、移動要素を含むスクリューロータが鋼又は鉄の合金から形成されていることが特に好ましい。ハウジングも、鋼若しくは鉄の合金、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金から形成されている。 The two screw rotors located in the suction chamber have at least one moving element with a spiral recess. The spiral recess defines a plurality of windings. According to the present invention, at least one moving element is made of steel or an alloy of iron. Therefore, it is particularly preferred that the screw rotor containing the moving element is made of steel or an alloy of iron. The housing is also made of steel or iron alloy, or aluminum or aluminum alloy.
各移動要素は、移動要素の長さ全体に亘って同一の外形を有する少なくとも１つの螺旋状の凹部を有していることが好ましい。外形は移動要素毎に異なっていることが好ましい。従って、個々の移動要素は、好ましくは一定のピッチ及び変わらない外形を有している。そのため、製造がかなり簡略化され、製造コストを大幅に下げることができる。 Each moving element preferably has at least one spiral recess having the same outer shape over the entire length of the moving element. It is preferable that the outer shape is different for each moving element. Therefore, each moving element preferably has a constant pitch and an unchanging outer shape. Therefore, the manufacturing can be considerably simplified and the manufacturing cost can be significantly reduced.
吸込み能力を更に高めるために、吸込側の移動要素、つまり特に送出方向に見て第１の移動要素の外形は、好ましくは非対称の構成である。外形及び／又は輪郭の非対称な構成によって、漏れ領域、いわゆるブローホールが特に完全に消失し得るか、又は少なくともより小さい断面を有し得るように、縁部が構成され得る。特に適した非対称の輪郭は、いわゆる「クインビー輪郭」である。このような輪郭は、製造するのが比較的困難であるが、連続的なブローホールが存在しないという利点を有する。短絡が２つの隣り合うチャンバ間のみに生じる。このような輪郭は、異なる輪郭縁部を有する非対称の輪郭であり、縁部の非対称性のために２つの縁部を２つの異なる作業工程で製造する必要があるので、製造のために少なくとも２つの作業工程が必要である。 In order to further enhance the suction capacity, the outer shape of the moving element on the suction side, that is, the first moving element particularly when viewed in the delivery direction, is preferably asymmetrical. Due to the asymmetrical configuration of the outer shape and / or contour, the edges can be configured such that the leak area, the so-called blow hole, can be particularly completely eliminated or has at least a smaller cross section. A particularly suitable asymmetric contour is the so-called "Quinby contour". Such contours are relatively difficult to manufacture, but have the advantage that there are no continuous blow holes. A short circuit occurs only between two adjacent chambers. Such contours are asymmetric contours with different contour edges, and because of the asymmetry of the edges, two edges need to be manufactured in two different working steps, so at least two for manufacturing. Two work steps are required.
排出側の移動要素、特に送出方向に見て最後の移動要素は、好ましくは対称の外形を有している。対称の外形により、特に製造がより簡単であるという利点がある。特に、対称の外形を有する２つの縁部を、回転式エンドフライス又は回転式側フライスを用いて１つの作業工程で製造することができる。このような対称の輪郭はブローホールを有するが、ブローホールは連続的であり、つまり２つの隣り合うチャンバ間に存在しないだけではない。ブローホールの大きさは、ピッチの減少と共に減少する。従って、好ましい実施形態によれば、排出側の移動要素が吸込側の移動要素より、好ましくは更に吸込側の移動要素と排出側の移動要素との間に配置された移動要素より小さなピッチを有するので、このような対称の輪郭が、特に排出側の移動要素のために設けられ得る。このような対称の輪郭の緊密性が多少より低くても、対称の輪郭は、製造がかなり簡単であるという利点がある。特に、対称の輪郭を１つの作業工程で好ましくは単純なエンドフライス又は側フライスを使用して製造することが可能である。そのため、コストが大幅に下がる。特に適した対称の輪郭は、いわゆる「サイクロイド輪郭」である。 The moving element on the discharge side, particularly the last moving element when viewed in the delivery direction, preferably has a symmetrical outer shape. The symmetrical outer shape has the advantage of being particularly easy to manufacture. In particular, two edges having a symmetrical outer shape can be manufactured in one working step using a rotary end mill or rotary side mill. Such a symmetrical contour has blowholes, but the blowholes are continuous, that is, they are not only absent between two adjacent chambers. The size of the blow hole decreases as the pitch decreases. Therefore, according to a preferred embodiment, the discharge side moving element has a smaller pitch than the suction side moving element, preferably further than the moving element arranged between the suction side moving element and the discharging side moving element. Therefore, such a symmetrical contour can be provided, especially for the moving element on the discharge side. Even if the tightness of such a symmetric contour is slightly lower, the symmetric contour has the advantage of being fairly easy to manufacture. In particular, symmetrical contours can be produced in one working step, preferably using a simple end mill or side mill. Therefore, the cost is significantly reduced. A particularly suitable symmetric contour is the so-called "cycloid contour".
少なくとも２つのこのような移動要素を設けることにより、対応するスクリュー圧縮機は、低い電力消費量で高い出口圧力を生成可能になる。更に熱負荷が低い。ピッチが一定で外形が変わらない本発明に係る構成を有する少なくとも２つの移動要素を圧縮機内に配置することにより、ピッチが変わる移動要素を備えた圧縮機と本質的に同一の結果になる。高い設定容積比で、１つのロータにつき３又は４の移動要素が設けられ得る。 The provision of at least two such moving elements allows the corresponding screw compressor to generate high outlet pressures with low power consumption. Furthermore, the heat load is low. By arranging at least two moving elements having the configuration according to the present invention having a constant pitch and the same outer shape in the compressor, the result is essentially the same as that of the compressor provided with the moving elements whose pitch changes. With a high set volume ratio, 3 or 4 moving elements may be provided per rotor.
特に好ましい実施形態によれば、到達可能な出口圧力を上昇させるため、並びに／又は電力消費量及び／若しくは熱負荷を下げるため、排出側の移動要素、つまり特には送出方向に見て最後の移動要素は多数の巻きを有している。多数の巻きにより、スクリューロータとハウジングとの間に一定の性能でより大きな間隙を受け入れることが可能になる。ここで、間隙は、0.05〜0.3 mmの冷却間隙の幅を有し得る。本発明によれば、排出側の移動要素は一定のピッチ、好ましくは更に対称の外形を有し得るので、多数の出口巻き又は排出側の移動要素の多数の巻きの製造が安価になる。出口側で非対称の輪郭を使用することができる。このため、多数の巻きを設けることが受け入れられるように、容易で安価な製造が可能になる。この排出側の移動要素又は最後の移動要素は、６を超える数の巻き、特に８を超える数の巻き、特に好ましくは１０を超える数の巻きを有していることが好ましい。特に好ましい実施形態によれば、対称の輪郭を使用することにより、フライスを使用して輪郭の両方の縁部を同時的に切断することができるという利点がある。ここで、フライス加工中のフライスの変形又は歪み、及びそのため生じる不正確さが回避されるように、フライスは夫々の対向する縁部によって支持される。 According to a particularly preferred embodiment, the moving element on the discharge side, especially the last movement in the delivery direction, to increase the reachable outlet pressure and / or to reduce the power consumption and / or the heat load. The element has a large number of windings. The large number of windings allows a larger gap to be accepted between the screw rotor and the housing with constant performance. Here, the gap can have a cooling gap width of 0.05-0.3 mm. According to the present invention, since the moving elements on the discharge side can have a constant pitch, preferably a more symmetrical outer shape, it is inexpensive to manufacture a large number of outlet windings or a large number of windings of the moving elements on the discharging side. An asymmetric contour can be used on the exit side. This allows for easy and inexpensive production so that it is acceptable to provide a large number of windings. The discharge-side moving element or the last moving element preferably has more than 6 turns, particularly more than 8 turns, more preferably more than 10. According to a particularly preferred embodiment, using a symmetrical contour has the advantage that both edges of the contour can be cut simultaneously using a milling cutter. Here, the milling cutters are supported by their respective opposing edges to avoid deformation or distortion of the milling cutter during milling, and the resulting inaccuracies.
製造コストを更に下げるために、移動要素及びロータ軸を一体に形成することが特に好ましい。 It is particularly preferable to integrally form the moving element and the rotor shaft in order to further reduce the manufacturing cost.
別の好ましい実施形態によれば、隣り合う移動要素間のピッチの変化は不連続であるか又は不規則である。場合によっては、ツール出口としての機能を果たす円筒状のチャンバが２つの移動要素間に画定されるように、２つの移動要素は長手方向に互いに離れて配置されている。２つの移動要素のこのような配置は、螺旋状のラインを製造するツールがこの領域で容易に取り除かれ得るので、一体に形成されるロータを製造するために特に有利である。移動要素が互いに別々に製造されて、その後、軸に取り付けられる場合、ツール出口、特にこのような円筒状の領域を設ける必要がない。 According to another preferred embodiment, the pitch changes between adjacent moving elements are discontinuous or irregular. In some cases, the two moving elements are spaced apart from each other in the longitudinal direction so that a cylindrical chamber that acts as a tool outlet is defined between the two moving elements. Such an arrangement of the two moving elements is particularly advantageous for making integrally formed rotors, as tools for making spiral lines can be easily removed in this area. If the moving elements are manufactured separately from each other and then attached to the shaft, there is no need to provide a tool outlet, especially such a cylindrical area.
本発明の好ましい態様によれば、２つの隣り合う移動要素間のピッチが変わる位置にツール出口が設けられていない。ピッチが変わる領域では、両方の縁部が、好ましくはツールを取り除くために切れ目又は凹部を有している。このような切れ目は、局所的な切れ目又は凹部であるので、圧縮機の圧縮能力に顕著な影響を及ぼさない。 According to a preferred embodiment of the present invention, the tool outlet is not provided at a position where the pitch between two adjacent moving elements changes. In the pitch-changing region, both edges preferably have cuts or recesses to remove the tool. Such cuts are local cuts or recesses and therefore do not significantly affect the compressive capacity of the compressor.
本発明に係る圧縮機のスクリューロータは、特に複数の移動要素を有している。これらの移動要素は同一の直径又は異なる直径を有してもよい。ここで、排出側の移動要素の直径が吸込側の移動要素の直径より小さいことが好ましい。 The screw rotor of the compressor according to the present invention particularly has a plurality of moving elements. These moving elements may have the same diameter or different diameters. Here, it is preferable that the diameter of the moving element on the discharge side is smaller than the diameter of the moving element on the suction side.
移動要素がロータ軸とは別に製造される場合、移動要素は圧入によってロータ軸に取り付けられる。ここで、移動要素の互いに対する角度位置を定めるために位置決めピンのような要素を設けることが好ましい。 If the moving element is manufactured separately from the rotor shaft, the moving element is attached to the rotor shaft by press fitting. Here, it is preferable to provide an element such as a positioning pin in order to determine the angular position of the moving elements with respect to each other.
スクリューロータが特に鋼又は鉄の合金から一体に形成されていることが特に好ましい。スクリューロータは、少なくとも１つの移動要素を支持するロータ軸を更に有し得る。このため、特に複数の移動要素を設けるとき、これらの移動要素を互いに別々に製造して、その後、特に圧入又は焼き嵌めによってロータ軸に連結することができるという利点がある。ここで、個々の移動要素の角度位置を定めるために嵌合ピンなどを設けることが可能である。 It is particularly preferred that the screw rotor is integrally formed from an alloy of steel or iron. The screw rotor may further have a rotor shaft that supports at least one moving element. Therefore, especially when a plurality of moving elements are provided, there is an advantage that these moving elements can be manufactured separately from each other and then connected to the rotor shaft by particularly press-fitting or shrink fitting. Here, it is possible to provide a fitting pin or the like to determine the angular position of each moving element.
１つのスクリューロータにつき複数の移動要素が設けられる場合、移動要素を一体に形成することが可能である。 When a plurality of moving elements are provided for one screw rotor, the moving elements can be integrally formed.
本発明によれば、スクリューロータは、内部冷却されるように構成されていないことが好ましい。従って、スクリューロータは、特に液体の冷却媒体が流れる管を全く有していないことが特に好ましい。しかしながら、スクリューロータは、例えば重量を減らす、均衡を保つなどのために孔又は管を有することができる。スクリューロータが固体の構成であることが特に好ましい。 According to the present invention, it is preferable that the screw rotor is not configured to be internally cooled. Therefore, it is particularly preferred that the screw rotor has no tube through which the liquid cooling medium flows. However, screw rotors can have holes or tubes, for example to reduce weight, balance, and so on. It is particularly preferable that the screw rotor has a solid structure.
更にハウジングが、80,000W/m2未満、好ましくは60,000W/m2未満、特には40,000W/m2未満の平均熱流量密度を移動要素の領域に有することが好ましい。平均熱流量密度は、圧縮領域の壁面に対する圧縮能力の比である。 Furthermore the housing is less than 80,000W / m 2, preferably less than 60,000W / m 2, particularly preferably has an average heat flow density of less than 40,000W / m 2 in the area of the moving element. The average heat flow density is the ratio of the compression capacity to the wall surface of the compression region.
本発明に係るドライ圧縮式スクリュー圧縮機では、ガスアフタークーラ、及び／又は、圧縮によって生成される凝縮物を分離するための凝縮物分離器、及び／又は消音器が圧縮機出口に更に設けられてもよい。更に、入口空気フィルタ又は入口消音器を圧縮機入口に設けることが可能である。 In the dry compression type screw compressor according to the present invention, a gas aftercooler and / or a condensate separator for separating the condensate produced by compression and / or a silencer is further provided at the compressor outlet. You may. Further, an inlet air filter or an inlet silencer can be provided at the compressor inlet.
本発明に係る圧縮機を用いて、圧縮機の少なくとも１つの動作点に対して少なくとも70パーセント、好ましくは少なくとも85パーセントの容積効率を達成し得ることが特に好ましい。決定的要因は、理論上可能な体積流量と実際に達成された体積流量との比である。本発明に係る圧縮機によって達成されるように適合された高い容積効率は、圧縮機の優れた緊密性の指標である。 It is particularly preferred that the compressor according to the invention can be used to achieve volumetric efficiency of at least 70 percent, preferably at least 85 percent, with respect to at least one operating point of the compressor. The deciding factor is the ratio of the theoretically possible volumetric flow rate to the actually achieved volumetric flow rate. The high volumetric efficiency adapted to be achieved by the compressor according to the invention is an indicator of the excellent tightness of the compressor.
更に、本発明に係る圧縮機は、少なくとも45パーセント、好ましくは少なくとも60パーセントの高い等温効率因子を有することが好ましい。等温効率因子は、理想的な等温圧縮能力と実際の圧縮能力との比である。等温効率因子は更に、圧縮機の優れた緊密性及び優れた冷却の指標である。 Further, the compressor according to the invention preferably has a high isothermal efficiency factor of at least 45 percent, preferably at least 60 percent. The isothermal efficiency factor is the ratio of the ideal isothermal compression capacity to the actual compression capacity. The isothermal efficiency factor is also an indicator of the excellent tightness and excellent cooling of the compressor.
更に、ドライ圧縮式圧縮機がモータによって平均速度で作動することが好ましい。特に、速度は3,000 1/min より高く、特に好ましくは4,000 1/min を超える。他方では、速度は好ましくは10,000 1/minより低い。 Further, it is preferable that the dry compression compressor is operated by the motor at an average speed. In particular, the speed is higher than 3,000 1 / min , especially preferably above 4,000 1 / min. On the other hand, the speed is preferably less than 10,000 1 / min.
例えば、従来の非同期モータの3,000 1/min の範囲内の比較的低い速度では、大きなロータ直径を使用しなければならない。このため、送出されるガスの容積と漏れ面積との比が不利になる。この比はロータ直径に略比例する。他方では、10,000 1/minを超える非常に高い速度は、複数のロータ又は移動要素の均衡に非常に高い要求を必要とする。これは、一経路のねじ山の場合には達成するのが困難である。更に、高い速度により電力密度が高くなると、圧縮機の冷却がますます困難になる。速度が非常に高く、歯間隙が非常に小さい場合の別の欠点は、ガス経路の高いガス摩擦である。そのため、エネルギー効率が低下する。本発明に係る平均速度では、緊密性、均衡、ガス摩擦及び熱伝達又は温度レベルの優れた折衷案を達成することができる。 For example, at relatively low speeds within the range of 3,000 1 / min for conventional asynchronous motors, large rotor diameters must be used. Therefore, the ratio of the volume of the delivered gas to the leakage area becomes disadvantageous. This ratio is approximately proportional to the rotor diameter. On the other hand, very high velocities above 10,000 1 / min require very high demands for balancing multiple rotors or moving elements. This is difficult to achieve with a one-path thread. Moreover, the higher the power density at higher speeds, the more difficult it becomes to cool the compressor. Another drawback when the velocity is very high and the interdental space is very small is the high gas friction of the gas path. Therefore, energy efficiency is reduced. At the average speed according to the present invention, excellent compromises of tightness, equilibrium, gas friction and heat transfer or temperature levels can be achieved.
ガス及び要素を低温に維持するためにハウジングを集中的に冷却することが好ましい。本発明に係る圧縮機の実施形態では、ハウジングの集中的な冷却を、場合によってはロータの内部冷却無しで達成することができる。低いガス温度は圧縮動作を減らし、ひいては圧縮機の電力消費に好ましい効果がある。 It is preferred to cool the housing intensively to keep the gas and elements cool. In the compressor embodiment of the present invention, intensive cooling of the housing can be achieved, in some cases, without internal cooling of the rotor. The low gas temperature has a positive effect on the compression operation and thus on the power consumption of the compressor.
本発明の好ましい態様によれば、ロータ及び／又は移動要素は、動作上の安全性に影響を及ぼすことなく間隙高さを減らすために、例えばPTFE又は硫化モリブデンに基づく層で被覆され得る。 According to a preferred embodiment of the invention, the rotor and / or moving element may be coated with, for example, a layer based on PTFE or molybdenum sulfide in order to reduce the gap height without affecting operational safety.
以下に、本発明を、添付図面を参照して好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, based on preferred embodiments.
図１〜図３に示されているスクリューロータは、図４に示されているような本発明に係るスクリュー圧縮機に使用され得る。 The screw rotor shown in FIGS. 1 to 3 can be used in the screw compressor according to the present invention as shown in FIG.
スクリュー圧縮機の好ましい実施形態によれば、スクリューロータは、圧縮の方向に、つまり図１の左から右に変わる及び／又は可変なピッチを有している。第１の移動要素を画定している第１の吸込側領域10では、約50〜150 mm／回転の大きなピッチが設けられている。ここで、ピッチは、第１の吸込側領域10、つまり予圧領域で入口ピッチの55〜65％、つまり約30〜100 mm／回転に変わる。第２の移動要素12に対応する第２の排出側領域12では、ピッチはかなり小さくなる。この第２の排出側領域では、ピッチは10〜30mm／回転の範囲内である。従って、図示された実施形態では、１つのスクリューロータにつき少なくとも１つの移動要素は、可変ピッチ、好ましくは連続的に変わるピッチを有するスクリューロータによって画定されている。これは、送出方向に見て一列に配置された複数の移動要素に相当する。
According to a preferred embodiment of the screw compressor, the screw rotor has a variable pitch that changes in the direction of compression, i.e. from left to right in FIG. In the first
図示された好ましい実施形態では、入口領域及び出口領域の両方にガス収集チャンバ14が夫々設けられている。
In the preferred embodiment illustrated,
更に、一体化されたスクリューロータは２つの軸受座16及び軸端部18を有している。軸端部18は、例えば駆動のための歯車に連結されている。
Further, the integrated screw rotor has two bearing
同様に、個々の移動要素10, 12が互いに別々に製造され、例えば押し付けによってロータ軸に別々に取り付けられることが可能である。ここで、軸受座16及び軸端部18はロータ軸20の一体の構成要素になり得る。ここで、連続的なロータ軸20は移動要素10, 12の材料とは異なる材料から形成され得る。
Similarly, the
更に、円錐状のロータが設けられ得る。本発明によれば、ロータは複数の移動要素を有している。ここでも、複数の移動要素が可変ピッチによって実現されていることが特に好ましい。円錐状のロータも一経路の構成である。 In addition, a conical rotor may be provided. According to the present invention, the rotor has a plurality of moving elements. Again, it is particularly preferred that the plurality of moving elements are realized by variable pitch. The conical rotor also has a one-path configuration.
図２は、非対称の輪郭（例えばクインビー輪郭）の断面略図を示す。図示された非対称の輪郭はいわゆるクインビー輪郭である。断面図は、互いに噛合する２つのスクリューロータを示し、スクリューロータの長手方向が図面の面と垂直である。ロータの反対方向の回転が２つの矢印15によって示されている。移動要素の長手軸芯に垂直に延びている面17に関して、縁部19及び縁部21の輪郭はロータ毎に異なる構成である。従って、対向する縁部19, 21を互いに別々に製造する必要がある。しかしながら、この幾分より複雑で難しい製造により、連続的なブローホールが存在しないが、短絡が２つの隣り合うチャンバ間のみに生じるという利点がある。
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of an asymmetric contour (eg, Quimby contour). The asymmetrical contour shown is the so-called Quimby contour. The cross-sectional view shows two screw rotors that mesh with each other, the longitudinal direction of the screw rotors being perpendicular to the plane in the drawing. The opposite rotation of the rotor is indicated by two
このような非対称の輪郭は吸込側の移動要素10に設けられていることが好ましい。
It is preferable that such an asymmetrical contour is provided on the moving
図３の断面略図は、ここでも反対方向に回転する（矢印15）２つの移動要素及び／又は２つのスクリューロータを示す。対称軸芯17に関して、各移動要素の縁部23は対称の構成である。図３に示されている対称の外形の好ましい例示的な実施形態はサイクロイド輪郭である。
The schematic cross-section of FIG. 3 shows two moving elements and / or two screw rotors that also rotate in opposite directions (arrow 15). With respect to the axis of
図３に示されているような対称の輪郭は、排出側の移動要素12に設けられていることが好ましい。
The symmetrical contour as shown in FIG. 3 is preferably provided on the moving
更に３以上の移動要素を設けることが可能である。これらの移動要素は、場合によっては異なる頭部直径及び対応する足部直径を有することが可能である。ここで、より大きな頭部直径を有する移動要素が、入口、つまり吸込側の領域でより大きな吸込み能力を実現する、及び／又は設定容積比を増加させるために、入口、つまり吸込側に配置されていることが好ましい。更に、上述した実施形態の組合せが可能である。例えば、一若しくは複数の移動要素がロータ軸と一体に形成されることができるか、又は追加の移動要素が別に製造され、その後、ロータ軸に取り付けられることができる。 Further, it is possible to provide three or more moving elements. These moving elements can optionally have different head diameters and corresponding foot diameters. Here, a moving element with a larger head diameter is placed at the inlet, i.e. the suction side, to achieve greater suction capacity in the inlet, i.e. the suction side region, and / or to increase the set volume ratio. Is preferable. Further, a combination of the above-described embodiments is possible. For example, one or more moving elements can be formed integrally with the rotor shaft, or additional moving elements can be manufactured separately and then attached to the rotor shaft.
図４に示されている本発明に係るスクリュー圧縮機の好ましい実施形態の概略図では、図１に示されているような２つのスクリューロータがハウジング26に配置されている。圧縮機のハウジング26は入口28を有しており、入口28を通して、ガスが、矢印30によって示された方向に取り込まれる。更に、圧縮機のハウジング26は排出側の出口32を有しており、出口32を通して、ガスが、矢印38によって示された方向に排出される。本発明に係るスクリュー圧縮機は、空気を圧縮空気チャンバで圧縮することが好ましい。
In the schematic view of a preferred embodiment of the screw compressor according to the invention shown in FIG. 4, two screw rotors as shown in FIG. 1 are arranged in the housing 26. The compressor housing 26 has an
２つの移動要素12の上面42と、圧縮機のハウジング26によって画定された吸込チャンバ46の内面44との間に、高さが好ましくは0.03mm〜0.2 mmの範囲内であり、特に0.05mm〜0.1 mmの範囲内である間隙が形成されている。
Between the
移動要素の縁部間の間隙は、好ましくは0.1 〜0.3 mmの間隙高さを有している。 The gap between the edges of the moving element preferably has a gap height of 0.1-0.3 mm.
図示された例示的な実施形態では、圧縮機のハウジング26は２つのハウジングカバー47によって閉じられている。図４に示されている左側のハウジングカバー47は２つの軸受支えを有しており、２つの軸受支えには、２本のロータ軸を夫々支持するための玉軸受48が配置されている。図４の右側には、２本のロータ軸の軸ジャーナル50がハウジングカバー47を通って突出している。外側では、２つの軸ジャーナル50に歯車52が夫々配置されている。図示された例示的な実施形態では、２つの歯車52は、２つのスクリューロータを互いに同期させるために互いに噛合する。更に、図４の右側のハウジングカバー47では、スクリューロータを支持するための２つの軸受48が配置されている。ハウジング壁47に、図示されていない密閉部分が軸受48に加えて設けられている。
In the illustrated exemplary embodiment, the compressor housing 26 is closed by two housing covers 47. The
図４に示されている下側の軸は駆動軸であり、駆動軸は図示されていない駆動モータに連結されている。 The lower shaft shown in FIG. 4 is a drive shaft, which is connected to a drive motor (not shown).
Claims (29)
前記吸込チャンバに配置されて、複数の巻きを画定するための螺旋状の凹部を含む少なくとも１つの移動要素(10, 12)を夫々有している２つのスクリューロータと
を備えており、
１つのスクリューロータにつき少なくとも１つの移動要素(10, 12)は一経路の非対称の輪郭を有しており、
前記スクリューロータは、内部冷却されるように構成されておらず、
前記ハウジング(26)は、80000 W/m2未満、好ましくは60000 W/m2未満、特には40000 W/m2未満の平均熱流量密度を前記移動要素(10, 12)の領域に有していることを特徴とするドライ圧縮式圧縮機。 A suction chamber is defined, preferably at the compressor inlet (28) where atmospheric pressure is present, and preferably at least 2 bar (absolute pressure), preferably at least 5 bar (absolute pressure) of compressor outlet (absolute pressure). With the housing (26) having 32),
It comprises two screw rotors arranged in the suction chamber, each having at least one moving element (10, 12) including a spiral recess for defining multiple windings.
At least one moving element (10, 12) per screw rotor has a one-path asymmetric contour.
The screw rotor is not configured for internal cooling and is not configured to be internally cooled.
The housing (26) has an average heat flow density of less than 80,000 W / m 2 , preferably less than 60000 W / m 2 , especially less than 40,000 W / m 2 , in the region of the moving element (10, 12). A dry compression compressor characterized by being
ｎはk-0.3 からk+0.3 の値を有し、好ましくはk-0.1 とk+0.1 との間の値を有し、ｋは送出されるガス混合物の等方性指数であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のドライ圧縮式圧縮機。 (V in / V out ) = (p out / p in ) 1 / k is applied to the set volume ratio between the sending volume (V in ) of the inlet stage and the sending volume (V out) of the outlet stage. , Fits the pressure ratio of inlet pressure (p in ) and outlet pressure (p out),
n is characterized by having a value between k-0.3 and k + 0.3, preferably between k-0.1 and k + 0.1, where k is the isotropic index of the gas mixture delivered. The dry compression compressor according to any one of claims 1 to 5.
入口容積(Vin) と予圧容積(VVK) との比は、前記ドライ圧縮式圧縮機の内部容積比(vi)に関連し、vVK ＝（Vin／VVK）＝(vi)1/j が適用され、
ｊ＝２〜５、特にｊ＝2.5 〜3.5 、特に好ましくはｊ＝３であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のドライ圧縮式圧縮機。 The moving element has at least one region where the inlet volume (V in ) of the inlet stage decreases to the preload volume (V VK) in the small rotation angle range.
The ratio of the inlet volume (V in ) to the preload volume (V VK ) is related to the internal volume ratio (v i ) of the dry compressor, and v VK = (V in / V VK ) = (v i). ) 1 / j is applied,
The dry compression compressor according to any one of claims 1 to 6, wherein j = 2 to 5, particularly j = 2.5 to 3.5, and particularly preferably j = 3.
前記ハウジング(26)の膨脹係数は、特に前記スクリューロータ及び／又は前記少なくとも１つの移動要素(10, 12)の膨脹係数より少なくとも大きいことを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１つに記載のドライ圧縮式圧縮機。 The coefficient of expansion of the screw rotor, particularly at least one moving element (10, 12) per screw rotor, is smaller than the coefficient of expansion of the housing (26).
The expansion coefficient of the housing (26) is at least one of claims 1 to 23, which is particularly larger than the expansion coefficient of the screw rotor and / or the at least one moving element (10, 12). The dry compression compressor described.
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