SE512217C2 - Tvåstegskompressor och förfarande för kylning av densamma - Google Patents

Description

25 512 217 2 Detta syfte åstadkommes dels med en tvåstegskompressor av skruvro- tortyp enigt íngressen till patentkrav 1 och dels med ett förfarande för kylning av en tvåstegskompressor enligt íngressen till patentkrav 9. Det utmärkande för föreliggande tvåstegskompressor är en pump, som transporterar i förbindelse- kanalen befintlig utfälld vätska genom en värmeväxlare och den ivärmeväxla- ren kylda vätskan till kompressorns båda steg. Det för föreliggande förfarande utmärkande särdraget är att vätskan, som insprutas i det första kompressor- steget avskiljes i förbindelsekanalen, att den avskilda vätskan kyles i en vär- meväxlare innan den däri kylda vätskan insprutas i kompressorns båda steg.

Fördelaktiga utföringsformer av föreliggande kompressor och förfarande framgår av de av det självständiga kraven beroende kraven.

Den av en drivanordning direkt drivna rotorn i en skruvrotorkompressor är vanligen hanrotorn. Honrotorn bringas därvid att rotera av den direkt drivna hanrotorn. Vid avlastning av kompressorn, varvid kompressorn går på tomgång eller levererar endast en del av full last, finns en tendens att den sekundärt drivna rotorn destabiliseras och börjar skramla eller rattla. Därvid erhålls ett ovälkommet ljud och slitage på båda rotorer. Genom att man låter den sekun- därt drivna rotorn driva pumpen, som cirkulerar den smörjande och tätande vätskan, belastar man den sekundärt drivna rotorn, som därvid stabiliseras och sålunda inte längre skramlar. Företrädesvis driver det första stegets honrotor cirkulationspumpen.

Föreliggande uppfinning beskrivs nu närmare med hjälp av en utförings- form med hjälp av ritningen, på vilken figur 1 visar i längdsnitt en känd skruvrotorkompressor, figur 2 är ett snitt längs linjen ll-ll i figur 1, figur 3 är ett flödesschema för föreliggande skruvrotorkompressor enligt en första utföringsform, och figur 4 är ett flödesschema för föreliggande skruvrotorkompressor enligt en andra utföringsform.

En kortfattad beskrivning av uppbyggnad och arbetsprincip hos en skruvkompressor ges med hänvisning till flg. 1 och 2. 10 20 25 30 512 217 W 3 Ett par i varandra ingripande skruvrotorer 101, 102 är roterbart anord- nade i ett arbetsrum begränsat av två ändväggar 103, 104 och en mantelvägg 105, som sträcker sig mellan dessa. Mantelväggen 105 har en form, som i hu- vudsak motsvarar den hos två varandra skärande cylindrar, såsom framgår av fig. 2. Varje rotor 101, 102 har ett flertal Iober 106 resp. 107 och mellanliggan- de spår 111 resp. 112, vilka sträcker sig i en helixlinje längs rotorn. En rotor 101 är av hanrotortyp med större delen av varje lob 106 belägen utanför del- ningscirkeln och den andra rotorn 102 är av honrotortyp med större delen av varje lob 107 belägen innanför delningscírkeln. Honrotorn 102 har vanligen fler lober än hanrotorn 101. En vanlig kombination är att hanrotorn 101 har 4 lober och honrotorn 102 har 6 lober.

Den för komprimering avsedda gasen, vanligen luft, tillförs kompres- sorns arbetsrum genom en inloppsport 108 och komprimeras sedan i V- formiga arbetskamrar, som bildas mellan rotorerna och arbetsrummets väggar.

Varje arbetskammare förflyttar sig mot höger i fig. 1 då rotorerna 101, 102 rote- rar. Volymen hos en arbetskammare minskar då kontinuerligt under den sena- re delen av sin cykel, efter det att kommunikation med inloppsporten 108 har skurits av. Därigenom komprimeras gasen och den komprimerade gasen läm- nar kompressorn genom en utloppsport 109. Förhållandet mellan utloppstryck- et och inloppstrycket är bestämt av det inbyggda volymförhållandet mellan en arbetskammares volym omedelbart efter det att dess kommunikation med in- loppsporten 108 har skurits av och dess volym när den börjar kommunicera med utloppsporten 109, Figur 3 visar en skruvrotorkompressor med två kompressorsteg 1, 2, där varje kompressorsteg 1, 2 har den i figur 1 och figur 2 beskrivna uppbyggna- den. För tätning mellan rotorhuset och rotorns lob, för smörjning och för kylning tillföres ett smörjmedel till kompressorstegens 1, 2 arbetskamrar. Smörjmedlet kan vara en olja, vatten eller en på vatten baserad vätska, till exempel vatten med tillsatser. Kompressorstegen 1, 2, är visade som två separata enheter.

Det första kompressorsteget 1 har en drivaxel 3 för drivning av kompressorns hanrotor. Det andra kompressorsteget 2 har en drivaxel 4. Även detta komp- ressorsteg 2 drives med dess hanrotor. Dessa drivaxlar 3, 4 kan drivas indivi- 10 15 20 25 512 217 4 duellt av två icke visade drivanordningar eller vara sammankopplade via kugg- hjul eller annat sätt, så att de drivs av en enda drivanordning.

Det första kompressorsteget 1 uppvisar vidare en andra drivaxel 5, som drivs av kompressorstegets 1 honrotor. Den andra änden av denna drivaxel 5 är förbunden med en pump 6 och tjänstgörs som pumpens 6 drivaxel.

Det första kompressorsteget 1 har ett inlopp 7 för gas som skall kompri- meras och ett utlopp 21 för den i det första steget komprimerade gasen. Utlop- pet 21 är via en förbindelsekanal 8 förbunden med det andra kompressorste- gets 2 inlopp 22. Det andra kompressorsteget har ett utlopp 23 för komprime- rad gas. Detta utlopp 23 är via en ledning 9 förbunden med ett inlopp 24 av en vätskeseparator 10.

Vätskeseparatorn 10 har ett första utlopp 25 i sin övre del, till vilken en ledning 11 för utgående komprimerad gas är ansluten, och ett andra utlopp 26 i sin nedre del för vätska (smörjmedel). Vätskeseparatorns 10 andra utlopp 26 (vätskeutlopp) är via en ledning 12 , en värmeväxlare 13 och ytterligare en led- ning 17 förbunden med och mynnari kompressorstegens 1, 2 arbetskamrar, varvid ledningen 17 före kompressorstegen 1 och 2 förgrenar sig till grenled- ningar 17a respektive 17b.

Pumpens 6 inlopp 27 är via en ledning 14 ansluten till förbindelsekanalen 8, som förbinder de två kompressorstegen 1, 2. Pumpens 6 utlopp 28 är via en ledning 15 förbunden med ledningen 12 mellan vätskeseparatorn 10 och vär- meväxlaren 13.

Värrneväxlaren 13 kyles antingen genom att luft med en fläkt blåses mot denna eller medelst en fluid som via en inloppsledning 18 kommer in i värme- växlaren och lämnar denna via en utloppsledning 19. Fluiden kan vara vätska eller en gas. l förbindelsekanalen 8, som förbinder kompressorstegets 1 utlopp 21 med kompressorstegets 2 inlopp 22 kan en vätskefälla eller fasseparator 16 vara anordnad. l detta fall mynnar ledningen 14 mellan förbindelsekanalen 8 och pumpen 6 i vätskefällans eller fasseparatorns 16 bottenregion.

Vid drift av anläggningen tillföres en fluid, t ex luft genom inloppet 7 till det första kompressorsteget 1. Samtidigt tillföres smörjmedel till detta stegs ar- 15 20 25 512 217: ¿;:¿ i i 5 betskamrar genom ledningen 17a. Den i detta steg komprimerade smörjme- delshaltiga gasen tillföres det andra kompressorsteget 2 genom förbindelseka- nalen 8 för ytterligare komprimering.

På sin väg genom förbindelsekanalen 8 avskiljes merparten av smörj- medlet i vätskefällan eller fasseparatorn 16, vilket Smörjmedel via pumpen till- föres ledningen 12 och värmeväxlaren 13 för kylning.

Merparten av det i detta andra kompressorsteg 2 nödvändiga smörjmed- let tillföres stegets arbetskamrar genom ledningen 17b, vilket smörjmedel har kylts i värmeväxlaren 13.

Den i det andra kompressorsteget 2 komprimerade och smörjmedelshal- tiga gasen tillföres vätskeseparatorn 10 via ledningen 9. l vätskeseparatorn 10 avskiljes smörjmedlet från gasen. Smörjmedlet ansamlas på vätskeseparatorns 10 botten och gasen i dess övre del. Gasen lämnar vätskeseparatorn 10 ge- nom ledningen 11 och smörjmedlet tillföres värmeväxlaren 13 för kylning och efter kylning transporteras det genom ledningarna 17 och 17a och 17b till kompressorstegets 1 respektive 2 arbetskamrar.

Anordningen enligt figur 4 skiljer sig från den ifigur 3 genom att ledningen 15 från pumpen 6 mynnar i vätskeseparatorn 10 i stället för i ledningen 12, som förbinder vätskeseparatorn 10 med värrneväxlaren 13. För detta ändamål har vätskeseparatorn 10 ett andra inlopp 20 i sin nedre del, så att vätskan från ledningen 15 tillföres under vätskenivån i vätskeseparatorn 10.

Med denna utföringsform uppnås, att i smörjmedlet löst gas, vilket smörj- medel av pumpen 6 tillföres vätskeseparatorn 10 från förbindelsekanalen 8, kan befrias från en del av sitt gasínnehåll.

Smörjmedlet, som användes enligt föreliggande uppfinning kan vara en olja, vatten eller vara vattenbaserad, dvs vara vatten, som innehåller additiv.

Genom att pumpen drivs genom direktkoppling till det första kompressor- stegets 1 honrotor, bibringas därmed denna rotor ett bromsande moment, som motverkar och/eller hindrar vridsvängning av denna rotor. Dessa vridsväng- ningar uppträder i synnerhet då kompressorn, dvs kompressorsteget 1, avlas- tas och då det av gaskrafterna till honrotorn överförda momentet är nära noll. 512 2171:; 6 En sådan avlastning eller kapacitetsreglering kan ske medelst en lyftventil i rotorhuset, i radiell riktning från rotorns eller rotorernas axel. Ett annat sätt att utföra denna avlastning eller kapacitetsreglering är användning av en slidventil, som kortsluter, dvs förbinder, intill varandra liggande arbetskamrar.

Claims (13)

l0 20 25 512 217 Patentkrav

1. Tvåstegskompressor av skruvrotortyp med vätskeinsprutning i båda ste- gen (1, 2), varvid kompressorn i varje steg innefattar en han- och en honrotor och en förbindelsekanal (8) anordnad mellan utloppet (21) i det första komp- ressorsteget (1) och inloppet (22) i det andra kompressorsteget (2), genom vilken förbindelsekanal (8) gas, som komprimerats i det första steget (1), tillfö- res det andra steget (2), kännetecknad av en pump (6), som transporterari förbindelsekanalen (8) beflntlig utfälld vätska genom en värmeväxlare (13) och den ivärmeväxlaren (13) kylda vätskan till kompressorns båda steg (1, 2).

2. Kompressor enligt krav 1, kännetecknad därav, att pumpen (6) drivs av en av det första kompressorstegets (1) rotorer.

3. Kompressor enligt krav 2, kännetecknad därav, att pumpen (6) drivs av honrotorn.

4. Kompressor enligt ett eller flera av kraven 1-3, kännetecknad därav, att en del av förbindelsekanalen (8) är utbildad som en vätskefälla eller separa- tionskammare (16), ivilken vätska separeras från gas.

5. Kompressor enligt ett eller flera av kraven 1-4, kännetecknad därav, att en vätskeseparator (10) är anordnad mellan pumpen (6) och värmeväxlaren (13).

6. Kompressor enligt krav 5, kännetecknad därav, att det andra kompres- sorstegets (2) utlopp (23) via en ledning (9) är förbunden med vätskesepara- torn (10). I

7. Kompressor enligt krav 5 eller 6, kännetecknad därav, att vätskesepa- ratorns (1 O) utlopp (26) för vätska är förbunden med värmeväxlaren (13).

8. Kompressor enligt ett eller flera av kraven 1-7, kännetecknad därav, att vätskan innefattar olja eller vatten.

9. Förfarande för kylning av en tvåstegskompressor (1, 2) av skruvrotortyp med en han- och en honrotor, varvid kylning sker genom vätskeinsprutning i båda stegen (1, 2), en förbindelsekanal (8) är anordnad mellan utloppet (21) i ett första kompressorsteg (1) och inloppet (22) i ett andra kompressorsteg (2), genom vilken kanal (8) gas, som komprimerats i det första steget (1), tillföres det andra steget (2), kännetecknat därav, att vätskan, som insprutas i det 10 512 217 8 första kompressorsteget (1) avskiijes i förbindelsekanalen (8), att den avskilda vätskan kyles i en värmeväxiare (13) innan den däri kylda vätskan insprutas i kompressorns (1, 2) båda steg.

10. Förfarande enligt krav 9, kännetecknat därav, att i huvudsak all vätska som insprutas till det första kompressorsteget (1) avskiljes.

11. Förfarande enligt krav 9 eller 10, kännetecknat därav, att den från det andra kompressorsteget (2) utgående vätskan avskiljes i en vätskeseparator (10) och tillföres värmeväxlaren (13).

12. Förfarande enligt krav 11. kännetecknat därav, att även vätskan från kompressorns första steg tillföres vätskeseparatorn (10).

13. Förfarande enligt krav 12, kännetecknat därav, att kompressorn (1, 2) driver en pump (6), som transporterar vätskan från förbindeisekanalen (8) ge- nom värmeväxiaren (13) och sprutar vätskan från värmeväxiaren (13) in i kompressorn (1, 2).