SE510385C2 - Skruvrotorkompressor med variabel kapacitet, vilken kompressor innefattar minst en lyftventil i anslutning till en första kompressionskammare - Google Patents

Description

510 385 10 15 20 25 30 2 En kortfattad beskrivning av uppbyggnad och arbetsprincip hos en skruvrotor- maskin, speciellt en skruvkompressor ges med hänvisning till fig. 1 och 2.

Ett par i varandra ingripande skruvrotorer 101, 102 är roterbart anordnade 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 huvudsak motsvarar den hos två parallella, varandra skärande cylindrar, såsom framgår av fig. 2. Varje rotor 101 , 102 har ett flertal lober 106 resp. 107 och mellanliggande 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 delningscirkeln och den andra rotorn 102 är av hon- rotortyp med större delen av varje lob 107 belägen innanför delningscirkeln. Honrotorn 102 har vanligen fler lober än hanrotom 101. En vanlig kombination är att hanrotom 101 har 4 lober och honrotorn 102 har 6 lober.

Den för komprimering avsedda gasen, vanligen luft, tillförs kompressoms ar- betsrum genom en inloppsport 108 och komprimeras sedan i V-formiga arbetskarnrar, som bildas mellan rotorema och arbetsrurnrnets väggar. Varje arbetskammare förflyttar sig mot höger i fig. 1 då rotorema 101, 102 roterar. Volymen hos en arbetskamrnare minskar då kontinuerligt under den senare delen av sin cykel, efter det att kommunika- tion med inloppsporten 108 har skurits av. Därigenom komprimeras gasen och den komprimerade gasen lärnnar kompressom genom en utloppsport 109. Förhållandet mellan utloppstrycket och inloppstrycket är bestämt av det inbyggda volymförhållandet mellan en arbetskammares volym omedelbart efter det att dess kommunikation med inloppsporten 108 har skurits av och dess volym när den börjar kommunicera med ut- loppsporten 109.

Figur 3 visar en del av mantelväggen 105 i större skala med en lyftventil 1, som är anordnad i mantelväggen 105 av skruvrotorkompressom i figur 1. Mantelväggen 105 innefattar i området närmast lyftventilen 1 en inre mantelvägg 31, som omger en rotor 101, och en på avstånd från den inre mantelväggen yttre mantelvägg 32. Väggarna 31, 32 avgränsar ett mellanrum, som bildar en fluidkanal 33. Fluidkanalen 33 står i förbin- delse med inloppet 108 av kompressorn eller en arbetskamrnare av kompressorn, vars förbindelse med inloppet 108 ärmu inte är bruten.

Den inre mantelväggen 31 avgränsar kompressoms arbetsrum, i vilket de två samverkande skruvrotorerna 101, 102 (figur 1) är anordnade. Lyftventilen 1 är anord- 10 l5 20 25 30 3 5 10 3 8 5 nad radiellt utåt från det cylindriska arbetsrurnmet i ett område, där en sluten arbets- karnmare, till exempel 111 eller 112 (figur 2) är belägen.

Mantelväggen 105 uppvisar en första öppning 8 i innerväggen 31 och en andra öppning 34 i ytterväggen 32. Ett ventilhus 2 är infört i ytterväggens 32 öppning 34. I ventilhuset 2 finns ett för fram- och återgående rörelse anordnat ventilelement 4, som innefattar en ventilaxel 5, ett huvud 6 i ventilaxelns ena ände och en ventilkropp 7 i ventilaxelns 5 andra ände. Stora delar av ventilaxeln 5 samt ventilkroppen 7 befinner sig utanför ventilhuset 2.

Ventilhuvudet 6 är utformat som ett ringformat element, som är trätt över ventil- axelns 5 ände i ventilhuset och med hjälp av en bricka 22 och en gängad hylsa 27 skru- vat fast i ventilaxeln 5.

Ventilhuset 2 avgränsas av en invändigt cylindrisk sidovägg 9, en övre begräns- ning i form av en kåpa 3 och en bottendel 10. Kåpan 3 är fäst i sidoväggen med ett antal bultar 40. Bottendelen 10 uppvisar en cylindrisk öppning 1 1, utmed vilken ventilaxeln 5 med ringa spel är rörlig.

Ventilelementets 4 huvud 6 och ventilaxeln 5 är rörliga med ringa spel utmed ventilhusets 2 cylindriska sidovägg 9 respektive öppningen 34 i bottendelen 10. Ventil- huvudet 6 uppvisar ett ringfonnat spår 23, i vilket en tätningsring 24 är anordnad. För tätning av ventilhusets 2 arbetsrum mot fluidkanalen 33 finns ett cylindriskt spår 25 i bottendelens 10 öppning 34 med en tätningsring 26. Tätningsringarna 24 och 26 kan vara O-ringar.

Mellan kåpan 3 och ventilelementets 4 huvud 6 är ett elastiskt organ 12 anordnad.

Det elastiska organet 12 är i den visade utföringsfonnen en helixfonnad tryckfj äder.

Den nedre änden av det elastiska organet 12 vilar i en fördjupning eller ett urtag 18 av huvudet 6. Organet 12 är avsett att med en förbestämd kraft trycka ventilelementet 4 från kåpan 3 till en första ändposition för ventilkroppen 7.

Ventilkroppen 7 är i sin fi-ia ände utformad som ett cylindriskt parti 13, som övergår i en fläns 14. Det cylindriska partiet 13 har en diameter, som med ringa spel är mindre än den cylindriska öppningens 8 diameter. Innerväggen 31 uppvisar på den sida, som avgränsar fluidkanalen 33 i området omkring öppningen 8 en area 15 för anligg- ning mot flänsen 14, Denna area 15 utgör det första ändläget för ventilelementet 4, dvs är den första ändpositionen. 510 385 10 15 20 25 30 4 Det cylindriska partiets 13 ändarea bildar en ventilarea 21, som är vänd mot en kompressionskammare lll (112) av kompressom. Vidare har det cylindriska partiet- 13 har en sådan längd, att det inte skjuter in i kompressoms cylindriska arbetsrum och därigenom inte hindrar rotoms 101 rotation när flänsen 14 av ventilkroppen 7 anligger mot arean 15. I detta läge befinner sig ventilelementet 4 i sin första ändposition. Före- trädesvis tangerar i denna ändposition det cylindriska partiets 13 ändarea arbetsrum- mets tänkta mantelarea i öppningen 8 utmed sin diameter parallellt med rotoraxeln.

Alternativt kan det cylindriska partiet 13 ha något kortare längd. Enligt en altemativ utföringsform har ventilkroppens 7 ände en cylindriskt krökt ändarea, vilken ändarea har samma krökningsradie som innerväggen 31. När ventilkroppen 7 befinner sig i sin första ändposition bildar dess krökta ändarea en enhetlig area med mantelväggen 31. I denna utfóringsforrn med krökt ändarea måste ventilkroppen 7 vara så anordnad att den inte kan vridas utmed sin längdaxel ur detta läge, i vilket den bildar en enhetlig area med mantelväggen 31. En sådan konstruktion av ett ventilelement, som inte kan vridas omkring sin längdaxel är beskriven i den svenska patentansökningen 9703164-5.

Ventilelementets 4 ventilaxel 5 har en sådan längd, att ventilelementets 4 huvud 6 befinner sig på avstånd från ventilhusets 2 bottendel 10 när flänsen 14 anligger mot arean 15. Anledningen till detta avstånd kommer att beskrivas i det följande.

Ventilelementet 4 uppvisar en kanal 19, som sträcker sig genom ventilelementet 4 utmed dess centrumaxel. Därvid bildar den gängade hylsan 27 en ände av kanalen 19.

Kanalen 19 förbinder arbetskammaren lll (112) av kompressoms cylindriska arbets- rum med ventilhusets 2 inre. Därigenom har man en förbindelse mellan arbetskamrnar- en 112 av kompressorns cylindriska arbetsrum och rummet 22 ovanför ventilelementet 4, så att samma tryck verkar på båda sidor om ventilelementet 4. Företrädesvis finns en strypning 20 i kanalen 19.

En öppning 17 är anordnad i ventilhusets 2 vägg intill dess bottendel 10. Efter- som ventilelementets 4 huvud 6 alltid befinner sin på avstånd från ventilhusets 2 bot- tendel 10 medför denna placering av öppningen 17, att den alltid befinner sig mellan bottendelen 10 och Ventilelementets 4 huvud 6, även när Ventilelementet 4 befinner sig i sin första ändposition. Öppningen 17 utgör ena änden av en kanal 28, varav endast delen närmast öppningen 17 är visad och som växelvis är förbindbar med antingen en 10 15 20 25 51U 385 5 utloppskanal eller kammare av kompressom, där utloppstryck råder, eller med en in- loppskanal eller kammare av kompressom, där inloppstryck råder, När kompressom körs med full last är lyftventilen 1 stängd. Ventilkroppen 7 be- finner sig då i sin första ändposition, varvid flänsen 14 anligger mot arean 15. Öpp- ningen 17 i ventilhuset 2 är då förbunden med en arbetskammare där inloppstryck råder eller med inloppet 108. I detta läge påverkas ventílkroppen av krafter i ritning mot den första positionen, vilka krafier är dels den av det elastiska organet 12 verkande tryck- kraften och dels den kraft, som beror på trycket i rummet 22 över ventilelementet 4 och ventilhuvudets 6 area. Denna kraft är större än de i den motsatta riktningen verkande krafterna på ventilelementet 4. Dessa motverkande krafter utgöres dels av kraften, som verkar på ventilarean 22 av ventilelementet 4 och är en funktion av ventilareans storlek, förutom av trycket, och dels av den kraft, som åstadkommes av trycket, som råder vid öppningen 17, som är lika med inloppstrycket till kompressom. Den senare kraften be- ror på den av trycket påverkbara areans och av tryckets storlek.

När man vill avlasta kompressom ansluter man öppningen 17 till utloppstryck.

Därigenom ökar man kraften, som påverkar elementet 4 i riktning från den första änd- positionen. Det elastiska organet 12 måste således påverka ventilelementet med en så- dan kraft, att denna ändring av tryckförhållandet möjliggör att ventilelementet 4, när öppningen 17 är ansluten till utloppstryck, förskjuts från den första positionen. Denna förskjutning medför, att luft från den slutna karrunaren kan strömma genom fluidkana- len 33 till inloppet.

En arman uttöringsform av föreliggande lyftventil är visad i figur 4. Denna utfö- ringsform skiljer sig fiån den i figur 1 därigenom, att kanalen 19 genom ventilelement 4 är ersatt av en kanal 29, varav endast en del är visad. Kanalen 29 myrmar i en öppning 16 i kåpan 3. Den andra ej visade änden av kanalen 29 är förbunden med slutna arbets- karnmaren 1 1 1 (1 12) med ventilhuset 1. Det är föredraget, att även kanalen 29 uppvisar en strypning, som motsvarar strypningen 20 i kanalen 19.

Lyftventilen enligt denna utföringsform fungerar på liknade sätt som den som är beskriven i samband med figur 2.

Claims (4)

510 385 10 15 20 25 Patentkrav

1. Skruvrotorkompressor med variabel kapacitet, vilken kompressor innefattar minst en lyftventil (1) i anslutning till en första kompressionskammare (1 1 1; 112) av komp- ressorn, varvid lyftventilen (1) innefattar ett ventilhus (2) med en invändigt cylindrisk sidovägg (9), en med en öppning (11) försedd botten (10) och en kåpa (3); ett för fram- och återgående rörelse i ventilhuset (2) anordnat ventilelement med ett ventilhuvud (6); en ventilaxel (5), som i sin ena ände är förbunden med ventilhuvudet (6) och med sin andra ände skjuter ut ur husets (2) bottenöppning (1 1), en ventilkropp (7) med en ventilarea (21) i den andra änden av ventilaxeln (5), vilken ventilarea (21) är vänd mot den forsta kompressionskammaren (1 1 1; 112), och en förskjutningsanordning för förskjutning av ventilelements (4) huvud (6) i ven- tilhuset (2), vilken förskjutningsanordning innefattar en första kanal (28), som med sin öppning (17) mynnar i ventilhuset (2) intill en första sida av ventilhuvudet (6) och med sin andra ände står valbart i fluidkontakt med antingen en utloppskanal eller kammare av kompressorn, där utloppstryck råder, eller med en inloppskanal eller kammare av kompressorn, där inloppstryck råder, en andra kanal (19; 29), som förbinder ventilhuset (2) i eller intill en andra, mot- satt sida av ventilhuvudet (6) med en andra kompressionskammare (1 1 l, 112), kïig; t_ec_kgz¿d därav, att ett elastiskt organ (12) är anordnat mellan ventilhuvudets (6) andra sida och ventilhusets (2) kåpa (3), och att den första och den andra kompressionskam- maren är samma kompressionskarnrnare.

2. Kompressor enligt krav 1, kännetecknad därav, det elastiska organet (12) är en fjäder.

3. Kompressor enligt krav 1 eller 2, kännetecknad därav, att den andra kanalen (19) är anordnad i ventilelementet (4) och sträcker sig från ventilhuvudet (6) till ventilarean (21) på den motsatta sidan av ventilelementets (4) ventilaxel (5).

4. Kompressor enligt en eller flera av kraven l-3, kännetecknad därav, att den and- ra tryckkanalen (19) uppvisar en strypning (20).