RU103582U1 - SCREW COMPRESSOR - Google Patents

Abstract

1. Винтовой компрессор, содержащий корпус с рабочей камерой и полостями для всасывания и нагнетания газа, установленные в корпусе ведущий и ведомый роторы, находящиеся в зацеплении с возможностью вращения на опорных подшипниках, элементы компенсации осевых сил, состоящие из двух радиально-упорных шариковых подшипников качения, установленных на роторах, и устройства создания натяга, отличающийся тем, что каждое устройство создания натяга выполнено в виде сегментной нагрузочной колодки, упирающейся в, по меньшей мере, одну из наружных обойм радиально-упорных шариковых подшипников и установленной в корпусе компрессора с образованием нагрузочной полости, предназначенной для сообщения с источником давления. ! 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что каждая сегментная нагрузочная колодка упирается в обе наружные обоймы радиально-упорных шариковых подшипников, воспринимающих осевые нагрузки в обоих направлениях. ! 3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что каждая сегментная нагрузочная колодка упирается в наружную обойму радиально-упорного шарикового подшипника, воспринимающего осевые нагрузки в направлении, обратном действию осевых газовых сил. ! 4. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что сегментные нагрузочные колодки установлены со стороны, противоположной действию радиальных газовых сил. ! 5. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что сегментные нагрузочные колодки установлены со стороны действия радиальных газовых сил. 1. A screw compressor comprising a housing with a working chamber and gas suction and discharge cavities, drive and driven rotors installed in the housing, meshed with the possibility of rotation on thrust bearings, axial force compensation elements, consisting of two angular contact ball bearings installed on the rotors and the device for creating an interference fit, characterized in that each device for creating an interference fit is made in the form of a segmented load block resting against at least one of the outer m angular contact ball bearings mounted in the compressor casing to form a loading chamber, designed for communication with a source of pressure. ! 2. The compressor according to claim 1, characterized in that each segmented load block abuts against both outer cages of angular contact ball bearings that receive axial loads in both directions. ! 3. The compressor according to claim 1, characterized in that each segmented load block abuts against the outer race of an angular contact ball bearing that receives axial loads in the direction opposite to the axial gas forces. ! 4. The compressor according to claim 1, characterized in that the segment load pads are installed on the side opposite to the action of radial gas forces. ! 5. The compressor according to claim 1, characterized in that the segment load pads are installed on the side of the action of radial gas forces.

Description

Полезная модель относится к области компрессоростроения, а именно к винтовым компрессорам.The utility model relates to the field of compressor engineering, namely to screw compressors.

Известен винтовой компрессор, содержащий корпус с рабочей камерой и полостями для всасывания и нагнетания газа, ведущий и ведомый роторы, находящиеся в зацеплении и вращающиеся на опорных подшипниках, элементы компенсации осевых сил, состоящие из двух радиально-упорных шариковых подшипников качения, установленных на роторы через дистанционное кольцо между внутренними обоймами и устройства создания осевого натяга. Один подшипник воспринимает осевую нагрузку от действия газовых сил, второй подшипник («страховочный») воспринимает осевую нагрузку в направлении обратном действию осевых газовых сил и фиксирует роторы в определенном осевом направлении. Подшипники установлены в корпус компрессора с зазором по наружному диаметру с целью восприятия только осевых нагрузок. Предварительный осевой натяг в элементе компенсации осевых сил, а так же необходимая величина осевой нагрузки на «страховочный» подшипник обеспечивается тарельчатой пружиной. [Двухроторные винтовые и прямозубые компрессоры. Теория, расчет и проектирование / И.Г.Хисамеев, В.А.Максимов. Изд-во «ФЭН», Казань, 2000 г. [1], с.20]Known screw compressor, comprising a housing with a working chamber and cavities for suction and discharge of gas, the leading and driven rotors, which are meshed and rotating on thrust bearings, axial forces compensation elements, consisting of two angular contact ball bearings mounted on the rotors through distance ring between the inner clips and the device for creating axial interference. One bearing perceives the axial load from the action of gas forces, the second bearing ("safety") perceives the axial load in the direction opposite to the action of the axial gas forces and fixes the rotors in a certain axial direction. The bearings are installed in the compressor housing with a clearance along the outer diameter in order to absorb only axial loads. Preliminary axial interference in the element of compensation of axial forces, as well as the necessary value of the axial load on the "safety" bearing is provided by a Belleville spring. [Two-rotor screw and spur compressors. Theory, calculation and design / I.G. Khisameev, V.A. Maksimov. FEN Publishing House, Kazan, 2000 [1], p.20]

В общем случае в винтовом компрессоре предварительный осевой натяг в радиально-упорных шариковых подшипниках может быть обеспечен различными способами [Подшипники качения. Расчет, проектирование и обслуживание опор. Справочник / Л.Я.Перель - М.: Машиностроение, 1983 г. [2], с.382., 386], заключающиеся в обработке колец (втулок) между обоймами подшипников [1, с.21], или в установке пружин сжатия [1, с.20].In the general case, in a screw compressor, a preliminary axial preload in angular contact ball bearings can be provided in various ways [Rolling bearings. Calculation, design and maintenance of supports. Handbook / L.Ya. Perel - M .: Mechanical Engineering, 1983 [2], p. 382., 386], consisting in the processing of rings (bushings) between the bearing cages [1, p. 21], or in the installation of springs compression [1, p.20].

Основным недостатком известных технических решений является то, что в процессе эксплуатации осевой натяг не регулируется и не изменяется в зависимости от режима работы компрессора, что приводит к уменьшению натяга и появлению зазора между наружной обоймой «страховочного» подшипника и шариками. В результате этого нарушаются условия качения шариков по дорожкам в обоймах «страховочного» подшипника, повышается температура подшипника и элемента компенсации осевых сил в целом, увеличиваются потери мощности на трение в подшипниках, увеличивается потребляемая мощность, и снижается КПД компрессора, кроме этого снижается ресурс работы подшипников, что приводит к снижению надежности и долговечности компрессора в целом. Другим недостатком является низкая эффективность применения только осевого натяга, т.к. известно, что эффективность работы радиально-упорных шариковых подшипников значительно выше при радиально-осевом натяге.The main disadvantage of the known technical solutions is that during operation the axial interference is not regulated and does not change depending on the operating mode of the compressor, which leads to a decrease in interference and the appearance of a gap between the outer cage of the "safety" bearing and the balls. As a result of this, the rolling conditions of the balls along the tracks in the cage of the "safety" bearing are violated, the temperature of the bearing and the axial force compensation element as a whole increases, the friction power loss in the bearings increases, the power consumption increases, and the compressor efficiency decreases, and the bearing life decreases , which leads to a decrease in the reliability and durability of the compressor as a whole. Another disadvantage is the low efficiency of using only axial interference, because It is known that the operation efficiency of angular contact ball bearings is significantly higher with an axial interference fit.

Известное техническое решение [1, с.20] является наиболее близким к предложенному.The known technical solution [1, p.20] is the closest to the proposed one.

Технический результат полезной модели - повышение эффективности работы элемента компенсации осевых сил и как следствие повышение КПД, надежности и долговечности винтового компрессора.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the axial force compensation element and, as a result, increase the efficiency, reliability and durability of the screw compressor.

Технический результат достигается тем, что в винтовом компрессоре, содержащем корпус с рабочей камерой и полостями для всасывания и нагнетания газа, установленные в корпусе ведущий и ведомый роторы, находящиеся в зацеплении с возможностью вращения на опорных подшипниках, элементы компенсации осевых сил, состоящие из двух радиально-упорных шариковых подшипников качения, установленных на роторах, и устройства создания натяга, согласно предложению каждое устройство создания натяга выполнено в виде сегментной нагрузочной колодки, упирающейся в, по меньшей мере, одну из наружных обойм радиально-упорных шариковых подшипников и установленной в корпусе компрессора с образованием нагрузочной полости, предназначенной для сообщения с источником давления.The technical result is achieved by the fact that in a screw compressor containing a housing with a working chamber and cavities for suction and discharge of gas, the drive and driven rotors installed in the housing, meshed with the possibility of rotation on thrust bearings, axial forces compensation elements, consisting of two radially - Thrust ball bearings mounted on rotors and an interference device, according to the proposal, each interference device is made in the form of a segmented loading block, I abut eysya in at least one of the outer yokes angular contact ball bearings mounted in the compressor casing to form a loading chamber, designed for communication with a source of pressure.

В одном варианте выполнения устройство создания натяга каждая сегментная нагрузочная колодка упирается в обе наружные обоймы радиально-упорных шариковых подшипников, воспринимающих осевые нагрузки в обоих направлениях,In one embodiment, an interference device, each segmented load block abuts against both outer races of angular contact ball bearings that receive axial loads in both directions,

В другом варианте каждая сегментная нагрузочная колодка упирается в наружную обойму радиально-упорного шарикового подшипника, воспринимающего осевые нагрузки в направлении обратном действию осевых газовых сил.In another embodiment, each segmented load block abuts against the outer race of an angular contact ball bearing, which receives axial loads in the direction opposite to the axial gas forces.

В третьем варианте сегментные нагрузочные колодки установлены со стороны, противоположной действию радиальных газовых сил,In the third embodiment, the segment load pads are installed on the side opposite to the action of radial gas forces,

В четвертом варианте сегментные нагрузочные колодки установлены со стороны действия радиальных газовых сил.In the fourth embodiment, segmented load pads are mounted on the side of radial gas forces.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, гдеThe essence of the utility model is illustrated by drawings, where

на фиг.1 представлено продольное сечение винтового компрессора;figure 1 presents a longitudinal section of a screw compressor;

на фиг.2 - поперечное сечение А-А на фиг.1;figure 2 is a cross section aa in figure 1;

на фиг.3 - выносной элемент Б на фиг.1;figure 3 - remote element B in figure 1;

на фиг.4 - вид В на фиг.1;figure 4 is a view In figure 1;

на фиг.5 показан вариант исполнения устройства создания натяга, сегментные нагрузочные колодки которого упираются в наружные обоймы радиально-упорных шариковых подшипников, воспринимающих осевые нагрузки в направлении, обратном действию осевых газовых сил;figure 5 shows a variant of the device to create an interference fit, segmented load pads which abut against the outer race of angular contact ball bearings, perceiving axial loads in the direction opposite to the axial gas forces;

на фиг.6 показан вариант исполнения винтового компрессора с элементами компенсации осевых сил, установленными на консолях ведущего и ведомого роторов;6 shows an embodiment of a screw compressor with axial force compensation elements mounted on the consoles of the driving and driven rotors;

на фиг.7 - поперечное сечение Д-Д на фиг.6.Fig.7 is a cross section DD in Fig.6.

Винтовой компрессор, показанный на фиг.1-4, содержит корпус 1 с рабочей камерой и полостями для всасывания и нагнетания газа, ведущий 2 и ведомый 3 роторы, находящиеся в зацеплении и вращающиеся на опорных подшипниках 4, 5, элементы компенсации осевых сил, распложенные вблизи подшипников 4, 5. Элементы компенсации осевых сил состоят из радиально-упорных шариковых подшипников 6, 7, расположенных между ними дистанционных колец 8, колец 9, расположенных между корпусом и торцом наружной обоймы каждого подшипника 7, устройств создания натяга. Устройство создания натяга содержит сегментную нагрузочную колодку 10 и уплотнительный элемент 11, расположенный между наружной поверхностью нагрузочной колодки 10 и корпусом 1. Сегментная нагрузочная колодка 10 установлена в расточку корпуса 1 со стороны, противоположной действию радиальных газовых сил Q₁(Q₂) и в варианте на фиг.1 упирается в наружные обоймы подшипников 6, 7. При этом между наружной поверхностью колодки 10, внутренней поверхностью расточки корпуса 1 и внутренней поверхностью уплотнительного элемента 11 образуется герметичная нагрузочная полость Г площадью F₁(F₂), вектор нагрузки которой R₁(R₂) направлен против действия радиальных газовых сил Q₁(Q₂). Нулевой осевой зазор в подшипниках 6, 7 обеспечивается обработкой кольца 9. Нагрузочные полости Г сообщены с источником давления (газ или масло, находящиеся под давлением нагнетания Р_н).The screw compressor shown in figures 1-4, contains a housing 1 with a working chamber and cavities for suction and discharge of gas, leading 2 and driven 3 rotors that are meshed and rotating on thrust bearings 4, 5, axial force compensation elements, located close to bearings 4, 5. Elements of axial force compensation consist of angular contact ball bearings 6, 7, spacing rings 8 located between them, rings 9 located between the housing and the end face of the outer race of each bearing 7, interference fit devices. The preload device includes a segmented loading block 10 and a sealing element 11 located between the outer surface of the loading block 10 and the housing 1. The segmented loading block 10 is installed in the bore of the housing 1 from the side opposite to the action of radial gas forces Q ₁ (Q ₂ ) and in the embodiment figure 1 rests on the outer race of bearings 6, 7. Thus between the outer surface of the pads 10, the inner surface of the bore of the housing 1 and the inner surface of the sealing element 11 is formed tight loading cavity G with an area of F ₁ (F ₂ ), the load vector of which R ₁ (R ₂ ) is directed against the action of radial gas forces Q ₁ (Q ₂ ). Zero axial clearance in the bearings 6, 7 is provided by the processing of the ring 9. The loading cavities G are in communication with a pressure source (gas or oil, which are under a discharge pressure P _n ).

Особенностью варианта винтового компрессора на фиг.5 является то, что сегментные нагрузочные колодки 10 упираются только в наружные обоймы радиально-упорных шариковых подшипников 7, воспринимающие осевые нагрузки в направлении обратном действию осевых газовых сил.A feature of the screw compressor embodiment of FIG. 5 is that the segmented load pads 10 abut only against the outer race of the angular contact ball bearings 7, which receive axial loads in the direction opposite to the axial gas forces.

В конструкции винтового компрессора на фиг.6 элементы компенсации осевых сил установлены на консолях ведущего и ведомого роторов. При этом, для уменьшения перекоса в подшипниках 6, 7 из-за прогиба роторов сегментные нагрузочные колодки 10 установлены со стороны действия радиальных газовых сил Q₁(Q₂) (фиг.7).In the design of the screw compressor in FIG. 6, axial force compensation elements are mounted on the consoles of the leading and driven rotors. Moreover, to reduce the skew in the bearings 6, 7 due to the deflection of the rotors, the segment load pads 10 are installed on the side of the action of radial gas forces Q ₁ (Q ₂ ) (Fig. 7).

Винтовой компрессор работает следующим образом. Газ через всасывающий патрубок корпуса компрессора 1 поступает в рабочую камеру, образованную винтовыми поверхностями сопряженных впадин роторов 2, 3 и поверхностями расточки корпуса 1, и сжимается за счет уменьшения ее объема. В момент определенный необходимыми параметрами рабочего процесса газ через окно нагнетания вытесняется из компрессора.Screw compressor operates as follows. Gas through the suction pipe of the compressor housing 1 enters the working chamber formed by the helical surfaces of the mating depressions of the rotors 2, 3 and the surfaces of the bore of the housing 1, and is compressed by reducing its volume. At the moment determined by the necessary parameters of the working process, gas is displaced from the compressor through the discharge window.

В момент пуска компрессора возникают осевые силы, направленные против осевых газовых сил P₁(P₂), которые воспринимаются подшипниками 7. Далее, по мере набора давления Р_н, появляются осевые газовые силы P₁(P₂), которые воспринимаются подшипниками 6, и радиальные газовые силы Q₁(Q₂), которые воспринимаются подшипниками 4, 5, при этом осевая нагрузка на подшипники 7 исчезает. Одновременно с набором давления Р_н возникают радиальные нагрузочные силы R₁=P_н·F₁ (R₂=Р_н·F₂), которые нагружают подшипники 6, 7 (для компрессора по фиг.5 - только подшипники 7). При изменении режима работы компрессора (изменении Р_н) пропорционально уменьшаются и радиальные нагрузки R₁(R₂) на подшипники 6, 7. При возникновении сил R₁(R₂) происходит разгрузка подшипников 4, 5 от радиальных газовых сил Q₁(Q₂). При действии радиальных нагрузочных сил R₁(R₂) в радиально-упорных шариковых подшипниках 6, 7 возникает осевая сила, которая обеспечивает осевой натяг в этих подшипниках.At the time of compressor start-up, axial forces arise against the axial gas forces P ₁ (P ₂ ), which are perceived by the bearings 7. Further, as pressure P _n increases, axial gas forces P ₁ (P ₂ ) appear, which are perceived by the bearings 6, and radial gas forces Q ₁ (Q ₂ ), which are perceived by the bearings 4, 5, while the axial load on the bearings 7 disappears. Simultaneously with the set pressure P _n , radial load forces R ₁ = P _n · F ₁ (R ₂ = P _n · F ₂ ) arise, which load the bearings 6, 7 (for the compressor of FIG. 5, only bearings 7). When changing the compressor operating mode (changing P _n ), the radial loads R ₁ (R ₂ ) on bearings 6, 7 are proportionally reduced as well. When forces R ₁ (R ₂ ) occur, bearings 4, 5 are unloaded from radial gas forces Q ₁ (Q ₂ ). Under the action of radial load forces R ₁ (R ₂ ) in the angular contact ball bearings 6, 7, an axial force arises, which provides axial interference in these bearings.

В винтовом компрессоре по фиг.6, 7 нагрузочные силы R₁(R₂) препятствуют перекосу в подшипниках 6, 7.In the screw compressor of Fig.6, 7, the load forces R ₁ (R ₂ ) prevent misalignment in the bearings 6, 7.

Применение предлагаемой конструкции устройства создания натяга позволит радиально-упорным шариковым подшипникам качения при работе компрессора постоянно находится под необходимой нагрузкой, которая обеспечивает нормальную работу подшипников (приблизительно 10% от динамической грузоподъемности), при этом постоянно обеспечивается необходимый осевой натяг.The application of the proposed design of the device for creating an interference fit allows the angular contact ball bearings during operation of the compressor to be constantly under the necessary load, which ensures the normal operation of the bearings (approximately 10% of the dynamic load capacity), while the necessary axial interference is constantly ensured.

Таким образом, предлагаемая конструкция винтового компрессора позволяет повысить КПД, надежность и долговечность компрессора за счет создания нормальных условий работы радиально-упорных шариковых подшипников и обеспечения разгрузки опорных подшипников.Thus, the proposed design of a screw compressor allows to increase the efficiency, reliability and durability of the compressor by creating normal working conditions of angular contact ball bearings and ensuring the unloading of pillow bearings.

Claims (5)

1. Винтовой компрессор, содержащий корпус с рабочей камерой и полостями для всасывания и нагнетания газа, установленные в корпусе ведущий и ведомый роторы, находящиеся в зацеплении с возможностью вращения на опорных подшипниках, элементы компенсации осевых сил, состоящие из двух радиально-упорных шариковых подшипников качения, установленных на роторах, и устройства создания натяга, отличающийся тем, что каждое устройство создания натяга выполнено в виде сегментной нагрузочной колодки, упирающейся в, по меньшей мере, одну из наружных обойм радиально-упорных шариковых подшипников и установленной в корпусе компрессора с образованием нагрузочной полости, предназначенной для сообщения с источником давления.1. A screw compressor comprising a housing with a working chamber and gas suction and discharge cavities, drive and driven rotors installed in the housing, meshed with the possibility of rotation on thrust bearings, axial force compensation elements, consisting of two angular contact ball bearings installed on the rotors and the device for creating an interference fit, characterized in that each device for creating an interference fit is made in the form of a segmented load block resting against at least one of the outer m angular contact ball bearings mounted in the compressor casing to form a loading chamber, designed for communication with a source of pressure. 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что каждая сегментная нагрузочная колодка упирается в обе наружные обоймы радиально-упорных шариковых подшипников, воспринимающих осевые нагрузки в обоих направлениях.2. The compressor according to claim 1, characterized in that each segmented load block abuts against both outer cages of angular contact ball bearings that receive axial loads in both directions. 3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что каждая сегментная нагрузочная колодка упирается в наружную обойму радиально-упорного шарикового подшипника, воспринимающего осевые нагрузки в направлении, обратном действию осевых газовых сил.3. The compressor according to claim 1, characterized in that each segmented load block abuts against the outer race of an angular contact ball bearing that receives axial loads in the direction opposite to the axial gas forces. 4. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что сегментные нагрузочные колодки установлены со стороны, противоположной действию радиальных газовых сил.4. The compressor according to claim 1, characterized in that the segment load pads are installed on the side opposite to the action of radial gas forces. 5. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что сегментные нагрузочные колодки установлены со стороны действия радиальных газовых сил.

5. The compressor according to claim 1, characterized in that the segment load pads are installed on the side of the action of radial gas forces.