ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОР
SCREW COMPRESSOR

Настоящее изобретение относится к винтовому компрессору, компрессорному элементу и применяемому при этом редуктору.
Известные винтовые компрессоры состоят из компрессорного элемента, который прикреплен к редуктору.
Компрессорный элемент снабжен корпусом, в котором два винтовых ротора установлены с помощью своих валов на подшипниках, которые смазываются маслом, при этом на конце корпуса компрессорный элемент снабжен масляным контуром с входным отверстием и выходным отверстием для масла.
Компрессорный элемент также снабжен рубашкой охлаждения с входным отверстием и выходным отверстием, при этом в рубашке охлаждения может циркулировать охлаждающая среда, чтобы иметь возможность охлаждения компрессорного элемента.
Редуктор снабжен корпусом с входным валом для соединения с двигателем или другим приводом, при этом редуктор может быть связан с возможностью передачи крутящего момента с валом по меньшей мере одного из упомянутых выше роторов.
Компрессорный элемент и редуктор прикреплены друг к другу и с этой целью снабжены установочными поверхностями, которые прилегают друг к другу с помощью уплотнения, предназначенного для внешнего уплотнения корпусов относительно внешней среды.
В известных винтовых компрессорах установочные поверхности часто обладают сложной формой, что делает их уплотнение сравнительно сложным.
Входные отверстия и выходные отверстия для масла и охлаждающей среды для компрессорного элемента, в общем, соединены с внешней подачей и отводом масла и охлаждающей среды с помощью внешних магистралей в форме трубок или шлангов.
Недостатки таких внешних трубок состоят в том, что они представляют дополнительные затраты и могут быть дополнительным источником неисправностей из-за разрывов или поломок трубок из-за вибрации и подобных причин и из-за увеличенного риска протечек в местах уплотнения соединительных фланцев на обоих концах трубок.
Дополнительный недостаток заключается в том, что для соединения каждого из соединительных фланцев трубки соединительная поверхность должна быть обработана, и это означает, что должна быть предоставлена возможность притягивания соединительного фланца к соединительной поверхности.
Другой недостаток заключается в том, что трубки могут иногда препятствовать техническому обслуживанию или определенному ремонту, например, они могут препятствовать легкому доступу к болтам, датчикам, фильтрам или аналогичным элементам с помощью стандартных инструментов.
Другой недостаток заключается в том, что трубки занимают дополнительное пространство, и в том, что для встраивания винтового компрессора в шкаф или подобный элемент, нужно предусмотреть необходимое пространство, так что комплект может быть менее компактным.
Другой недостаток заключается в том, что трубки иногда соединяют неправильно, например, к входному отверстию вместо выходного отверстия, что может привести к серьезному повреждению при эксплуатации винтового компрессора.
Другие известные винтовые компрессоры, такие как компрессор, описанный в документе FR 773311 A, определяют каналы для масла, проходящие через корпус компрессора и через два отсека, содержащих зубчатые колеса. Однако эта конструкцияне позволяет решить все перечисленные выше недостатки.
Например, в документе DE 102004057255 А описаны входы и выходы для охлаждающей текучей среды, которые по меньшей мере частично окружают камеру, при этом компоновка представляет собой мотор-компрессор Рутса. Однако такая компоновка не является идеальной для винтового компрессора из-за сложности форм и компоновки такого винтового компрессора.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить решение для одного или нескольких из упомянутых выше и других недостатков.
С этой целью изобретение касается винтового компрессора, состоящего из компрессорного элемента с корпусом, в котором два винтовых ротора установлены на подшипниках с помощью валов роторов, и редуктора с корпусом, имеющим установочную поверхность, которая прикреплена к установочной поверхности корпуса компрессорного элемента, причем редуктор связан с возможностью передачи крутящего момента с валом по меньшей мере одного из упомянутых роторов, при этом компрессорный элемент снабжен масляным контуром с входным отверстием и выходным отверстием для масла и снабжен рубашкой охлаждения с входным отверстием и выходным отверстием для охлаждающей среды, при этом упомянутые входные отверстия и выходные отверстия для масла и охлаждающей среды расположены в упомянутой установочной поверхности корпуса компрессорного элемента, при этом эти входные отверстия и выходные отверстия соединены с каналами соответственно для подачи и удаления масла и охлаждающей среды, причем указанные каналы по меньшей мере частично встроены внутрь редуктора.
Одно достоинство изобретения заключается в том, что при сборке компрессорного элемента и редуктора автоматически осуществляются соединения, подходящие для смазки маслом подшипников компрессорного элемента и для охлаждения компрессорного элемента.
Таким образом, предотвращаются ошибки с указанными соединениями.
Более того, не нужны дополнительные трубки, так что они не будут мешать доступу к определенным компонентам в ходе ремонта или технического обслуживания.
Благодаря отсутствию внешних трубок для смазки маслом и охлаждения, винтовой компрессор, соответствующий изобретению, более надежен, так как в трубках не будет разрывов или поломок, меньше риск протечек, так как количество уплотнений уменьшается по меньшей мере наполовину по сравнению с известной ситуацией, когда для каждой трубки нужно по меньшей мере два уплотнения.
Более того, винтовой компрессор, соответствующий изобретению, может быть выполнен более компактным за счет уменьшенного количества внешних трубок, и для его изготовления нужно меньшее количество этапов обработки, так как для соединительных фланцев трубок не нужно предусматривать соединительных поверхностей или их количество будет меньше.
В соответствии с предпочтительной характеристикой, упомянутые выше установочные поверхности являются плоскими, и они находятся в плоскости, которая расположена поперек осевого направления роторов.
То, что установочные поверхности являются плоскими, конечно упрощает их изготовление и также упрощает уплотнение корпусов относительно окружающей среды и уплотнение соединений между входными отверстиями и выходными отверстиями для масла и охлаждающей среды компрессорного элемента, с одной стороны, и соответствующими каналами для подачи и удаления масла и охлаждающей среды для редуктора, с другой стороны, благодаря применению плоских уплотнений или О-образных колец.
Предпочтительно, чтобы уплотнения, приспособленные для уплотнения соответствующих соединений между входным отверстием и выходным отверстием для охлаждающей среды корпуса компрессорного элемента, с одной стороны, и соответствующими каналами для подачи и удаления охлаждающей среды из корпуса редуктора, с другой стороны, находились снаружи границы уплотнения, приспособленного для уплотнения корпусов.
В случае возникновения течи в месте расположения упомянутого выше уплотнения у входного отверстия и/или выходного отверстия соединений охлаждающей среды, указанное предотвращает протечку охлаждающей среды в масло в масляном поддоне редуктора, что могло бы повлиять на смазывающие свойства масла и, таким образом, вызвать преждевременный износ и поломку редуктора, а также подшипников компрессорного элемента, если, как обычно, масло редуктора также используется для смазки подшипников компрессорного элемента.
Предпочтительно, чтобы уплотнения, приспособленные для уплотнения соответствующих соединений между входным отверстием и выходным отверстием для масла корпуса компрессорного элемента, с одной стороны, и соответствующими каналами для подачи и удаления масла из корпуса редуктора, с другой стороны, находились снаружи уплотнения, приспособленного для уплотнения корпусов.
Предпочтительно, чтобы выходное отверстие для масла корпуса компрессорного элемента было расположено ниже уровня подшипников роторов этого компрессорного элемента, чтобы масло в подшипниках могло легче течь в поддон редуктора или аналогичный элемент и, таким образом, масло испытывает меньшее сопротивление при прохождении через подшипники.
При желании, предусмотрено два или более выходных отверстия для масла компрессорного элемента, так что компрессорный элемент может быть установлен в разных положениях в редукторе, при этом по-прежнему присутствует выходное отверстие, которое расположено ниже уровня подшипников и которое соединено с каналом редуктора для удаления масла.
В случае использования для смазки компрессорного элемента масла редуктора предпочтительно, чтобы канал для удаления масла из компрессорного элемента вел в масляный поддон корпуса редуктора, при этом масло принимали и подавали назад в компрессорный элемент с помощью масляного насоса через упомянутый выше канал для подачи масла в компрессорный элемент.
Таким образом, масляный контур винтового компрессора полностью встроен внутрь.
Предпочтительно, чтобы входное отверстие и/или выходное отверстие для охлаждающей среды компрессорного элемента были расположены так, чтобы это входное отверстие и/или это выходное отверстие находились примерно также низко, как и самая нижняя точка рубашки охлаждения, когда компрессорный элемент прикреплен к редуктору.
С точки зрения стандартизации инструментов, колец и подобного, входное отверстие и выходное отверстие для охлаждающей среды компрессорного элемента могут обладать одинаковыми размерами. Более того, входное отверстие и выходное отверстие могут быть поменяны местами, так что охлаждающая среда может приводиться в движение в одном или другом направлении через рубашку охлаждения.
Предоставление возможности охлаждающей среде течь по внутренним каналам редуктора также помогает охлаждать масло в редукторе.
Предпочтительно, чтобы отсутствовали другие соединения для газа или жидкости по вертикали ниже входного отверстия и/или выходного отверстия для охлаждающей среды компрессорного элемента, так что в случае протечки в месте такого входного отверстия и/или выходного отверстия не произойдет смешивания с маслом компрессорного элемента.
В соответствии с другой характеристикой изобретения, установочные поверхности снабжены соединительными штифтами и соответствующими отверстиями под штифты для выравнивания вала по меньшей мере одного из роторов, с которыми связан редуктор с возможностью передачи крутящего момента, относительно входящего вала редуктора и/или для выравнивания входных отверстий и выходных отверстий для масла и охлаждающей среды корпуса компрессорного элемента с соответствующими каналами для подачи и удаления охлаждающей среды редуктора относительно друг друга.
Предпочтительно, чтобы соединительные штифты и отверстия под штифты были расположены в плоскости, параллельной или совпадающей с плоскостью, проходящей через геометрические оси роторов компрессорного элемента.
Достоинство этого заключается в том, что положение соединительных штифтов должно быть точно определено и проверено в ходе изготовления, например, путем измерения положения отверстий под штифты относительно отверстий в корпусе компрессорного элемента для подшипников роторов.
Изобретение также касается компрессорного элемента, который подходит для использования в винтовом компрессоре, который соответствует изобретению, как описано выше, при этом корпус компрессорного элемента снабжен установочной поверхностью для крепления к редуктору, при этом компрессорный элемент снабжен масляным контуром с входным отверстием и выходным отверстием для масла и снабжен рубашкой охлаждения с входным отверстием и выходным отверстием для охлаждающей среды, при этом указанные входные отверстия и выходные отверстия расположены в упомянутой выше установочной поверхности.
Изобретение также касается редуктора, который подходит для использования в винтовом компрессоре, который соответствует изобретению, при этом корпус компрессорного элемента снабжен установочной поверхностью для крепления к компрессорному элементу, при этом корпус снабжен каналами соответственно для подачи и удаления масла и охлаждающей среды из компрессорного элемента, при этом указанные каналы по меньшей мере частично встроены внутрь редуктора и ведут к упомянутой выше установочной поверхности или начинаются от нее.
Чтобы лучше показать характеристики изобретения, далее в качестве примера описано несколько не ограничивающих изобретение вариантов осуществления винтового компрессора, соответствующего изобретению, компрессорного элемента и применяемого редуктора, при этом в описании присутствуют ссылки на приложенные чертежи.
На фиг. 1 показан винтовой компрессор, соответствующий изобретению и содержащий компрессорный элемент и редуктор, которые соответствуют изобретению;
на фиг. 2 – винтовой компрессор по фиг. 1, при этом компрессорный элемент и редуктор отделены друг от друга;
на фиг. 3 – вид по стрелке F3 из фиг. 2;
на фиг. 4 – вид в разрезе, показывающий ломаное сечение IV - IV по фиг. 3;
на фиг. 5 – двухступенчатый винтовой компрессор с компрессорным элементом низкого давления и компрессорным элементом высокого давления в соответствии с изобретением.
Безмасляный винтовой компрессор 1, показанный на фиг. 1 и 2, состоит из компрессорного элемента 2 и редуктора 3.
Как показано на фиг. 4, компрессорный элемент 2 содержит корпус 4 с двумя роторными камерами 5, в которых винтовые роторы 6 и 7, соответственно ведущий ротор 6 и ведомый ротор 7, установлены на подшипниках 10 с помощью своих соответствующих валов 8 и 9.
Роторные камеры 5 уплотнены с помощью уплотнений 11 валов, которые установлены вокруг валов 8 и 9.
Корпус 4 компрессорного элемента 2 снабжен установочной поверхностью 12, которой компрессорный элемент 2 прикреплен к соответствующей установочной поверхности 13 корпуса 14 редуктора 3 с помощью болтов или аналогичных элементов, которые не показаны.
В показанном примере эти установочные поверхности 12 и 13 выполнены полностью плоскими и лежат в плоскости, которая проходит поперек осевого направления роторов 6 и 7.
Корпус 4 компрессорного элемента снабжен, с одной стороны, входным отверстием 15, при этом через входное отверстие 15 компрессорный элемент 2 может втягивать газ, подлежащий сжатию в ходе работы, в направлении стрелки I, показанной на фиг. 3, и, с другой стороны, снабжен выходным отверстием 16, при этом через выходное отверстие 16 сжатый газ может выталкиваться в направлении стрелки O.
В показанном на фигурах примере компрессорный элемент 2 является «приводимым со стороны входа» компрессорным элементом 2, что означает, что при взгляде на роторы 6 и 7 в осевом направлении входное отверстие 15 находится на стороне редуктора 3, а выходное отверстие 16 расположено дальше от редуктора 3 по сравнению с входным отверстием 15.
Крышка 17 подшипников установлена на установочной поверхности 12 компрессорного элемента 2, и в ней на входной стороне установлены подшипники 10 концов 18 валов роторов 6 и 7, причем в ней ведущий ротор 6 выступает своим концом 18 вала, при этом указанный конец 18 вала снабжен зубчатым колесом 19, которое связано с возможностью передачи крутящего момента с зубчатым колесом 20 редуктора 3.
Зубчатое колесо 20 установлено на входном валу 21 редуктора 3, который установлен на подшипниках и часть которого выступает из редуктора 3 для соединеня с двигателем или другим приводом, который не показан.
Крышка 17 подшипников и конец 18 вала с зубчатым колесом 19 выступают, через отверстие 22, в пространство 23 корпуса 14 редуктора 3.
Упомянутая выше установочная поверхность 13 корпуса 14 редуктора образована по границе отверстия 22 и, таким образом, расположена вокруг крышки 17 подшипников и концов 18 валов, которые установлены на подшипниках в указанной крышке 17 подшипников.
Между установочными поверхностями 12 и 13 имеется кольцеобразное уплотнение 25, которое расположено вокруг крышки 17 подшипников и которое обеспечивает взаимное уплотнение корпусов 4 и 14.
Ведомый ротор 7 приводится в движение ведущим ротором 6 с помощью зубчатой передачи 24, расположенной на выходной стороне компрессорного элемента 2.
Корпус 4 компрессорного элемента 2 снабжен рубашкой 26 охлаждения, которая расположена вокруг роторных камер 5 и которая снабжена входным отверстием 27 и выходным отверстием 28, расположенными в установочной поверхности 12 компрессорного элемента 2 и соединенные с каналами для подачи и удаления теплоносителя, при этом указанные каналы по меньшей мере частично встроены внутрь редуктора 3.
На фиг. 1-4 показан только внутренний канал 29 редуктора 3, через который охлаждающая среда может проходить через рубашку 26 охлаждения с целью охлаждения компрессорного элемента во время его использования.
В то же время выходное отверстие 28 рубашки 26 охлаждения соединено с внутренним каналом, который не показан, с целью удаления охлаждающей среды через редуктор 3.
Упомянутые выше входное отверстие 27 и выходное отверстие 28 уплотнены с помощью уплотнения 30, например кольцевого уплотнения, которое прикреплено между установочными поверхностями 12 и 13, при этом упомянутые уплотнения установлены вокруг указанных входного отверстия 27 и выходного отверстия 28.
Эти кольца по меньшей мере частично могут удерживаться в канавке, выполненной в одной из двух или в обеих установочных поверхностях 12 и 13.
Предпочтительно, чтобы, как в показанном примере, входное отверстие 27 и выходное отверстие 28 были расположены снаружи границы уплотнения 25 с целью уплотнения корпусов 4 и 14.
Предпочтительно, чтобы входное отверстие 27 и/или выходное отверстие 28 для охлаждающей среды были расположены так, чтобы это входное отверстие 27 и/или это выходное отверстие 28 находились примерно также низко, как и самая нижняя точка рубашки 26 охлаждения, когда компрессорный элемент 2 прикреплен к редуктору 3, чтобы рубашку 26 охлаждения можно было легко опорожнить с целью проведения технического обслуживания и ремонта.
Предпочтительно, чтобы входное отверстие 27 и выходное отверстие 28 имели одинаковые размеры, обеспечивая взаимозаменяемость, чтобы охлаждающая среда могла течь в рубашке 26 охлаждения в одном или другом направлении.
Установочные поверхности 12 и 13 снабжены соединительными штифтами 32 и соответствующими отверстиями 33 под штифты для выравнивания вала 8 или 9 роторов 6 или 7, с которыми связан редуктор 3 с возможностью передачи крутящего момента, относительно входного вала 21 редуктора 3, и/или для выравнивания друг относительно друга входных отверстий 27 и выходных отверстий 28 с соответствующими каналами 29 для подачи и удаления охлаждающей среды редуктора 3.
Эти соединительные штифты 32 и отверстия 33 под штифты расположены в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через геометрические оси роторов 6 и 7 компрессорного элемента 2 или, в соответствии с альтернативным вариантом, также она может совпадать с указанной последней плоскостью.
Более того, корпус компрессорного элемента 2 также снабжен масляным контуром с входным отверстием 34, расположенынм в установочной поверхности 12 компрессорного элемента 2 и соединенным с внутренним каналом, который не показан, редуктора 3 для подачи масла, например, с помощью масляного насоса из масляного поддона редуктора 3, и с выходным отверстием 35, также расположенным в установочной поверхности 12 и соединенным с другим внутренним каналом, который не показан, редуктора 3 для удаления масла, например, назад в масляный поддон редуктора 3.
Входное отверстие 34 соединено с подшипниками 10 с помощью каналов 36 для масла с целью их смазки и расположено на стороне входного отверстия 15 относительно плоскости, проходящей через геометрические оси роторов 6 и 7.
Выходное отверстие 35 расположено ниже уровня подшипников 10, так что масло может течь назад в масляный поддон редуктора 3 самотеком.
Входное отверстие 34 и выходное отверстие 35 расположены снаружи границы уплотнения 25, предназначенного для уплотнения между корпусами 4 и 14, и также снабжены уплотнением 31 в виде кольца или аналогичного элемента.
Из фиг. 3 ясно, что по вертикали под входным отверстием 27 и выходным отверстием 28 для охлаждающей среды отсутствуют другие соединения для газа или жидкости.
Ясно, что в винтовом компрессоре, который соответствует изобретению, для охлаждения и смазки маслом компрессорного элемента 2 нет необходимости во внешних трубках.
На фиг. 5 показан винтовой компрессор с двумя ступенями давления, то есть ступенью низкого давления, которая реализована с помощью описанного выше компрессорного элемента 2, и ступенью высокого давления с компрессорным элементом 2', который в целом обладает такими же свойствами, что и компрессорный элемент 2, но при этом этот компрессорный элемент повернут приблизительно на четверть окружности относительно геометрической оси, параллельной валам 8 и 9 роторов 6 и 7.
Также в случае компрессорного элемента 2' входные отверстия 27 и 34 и выходные отверстия 28 и 35 расположены в установочной поверхности 12 компрессорного элемента 2, но в этом случае присутствуют два выходных отверстия 35 и 35', которые расположены диаметрально противоположно друг относительно друга и которые в этом случае расположены в пределах границы уплотнения 25.
В результате этот компрессорный элемент 2' может быть установлен в двух возможных положениях, при которых внизу находится или выходное отверстие 35, или выходное отверстие 35'.
Рубашки 26 охлаждения обоих компрессорных элементов соединены с помощью внутреннего канала 37, так что для этой цели не нужна внешняя трубка.
Настоящее изобретение никаким образом не ограничено вариантами осуществления, которые описаны в качестве примера и показаны на чертежах, но винтовой компрессор, соответствующий изобретению, а также компрессорный элемент и применяемый редуктор могут быть реализованы в любых формах и размерах, не выходя при этом за пределы объема изобретения.