Konstruktionsanforderungen für Schraubenkompressoren

Kernrotor‑Nutenprofil‑Design

Die Rotorkontur ist das Kernelement eines Schraubenkompressors und bestimmt unmittelbar die volumetrische Effizienz sowie die Betriebsstabilität der Anlage. Im Entwurfsprozess ist eine strenge mathematische Modellierung und Optimierung der Zahnform erforderlich.

• Optimierung der Eingriffseigenschaften: Gewährleistung einer möglichst kurzen Kontaktlänge der Innen- und Außenrotoren während des Eingriffs sowie gleichzeitige Begrenzung der Fläche des Leckage‑Dreiecks auf einen angemessenen Wert.
• Kontinuität der Rumpflinie: Gewährleistung eines sanften Übergangs der Zahnflanken, Vermeidung von Bearbeitungsinterferenzen und Spannungskonzentrationen sowie Erhöhung der Gesamtsteifigkeit des Rotors.

Präzise Spalt- und Toleranzkontrolle

Im Inneren eines Schraubenkompressors bestehen mehrere kritische Spalte; eine sinnvolle Auslegung dieser Spalte ist entscheidend, um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kompressionswirkungsgrad und mechanischer Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Bei der Konstruktion sind thermische Ausdehnung, Fertigungsgenauigkeit sowie Montageabweichungen umfassend zu berücksichtigen.

• RotorabstandDer Spalt zwischen den Innen- und Außenzylindern ist entsprechend der Betriebstemperatur und dem Druckunterschied präzise zu berechnen, um ein Verklemmen bei hohen Temperaturen zu vermeiden.
• GehäuseabstandDie Konstruktion des Spalts zwischen der Außenfläche des Rotors und der Innenwand des Gehäuses muss sowohl die Kontrolle der inneren Leckage als auch die Toleranz für die radiale Schlagwinkelabweichung des Rotors berücksichtigen.
• EndflächenabstandDer Spalt zwischen der Rotorstirnfläche und der Lagergehäusestirnfläche ist streng zu kontrollieren, um die axiale Leckage von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite zu verringern.

Schmier-, Dichtungs- und Kühlsystem

Ein effizientes Schmier‑ und Kühlsystem kann die Reibungsverluste wirksam senken, die Abgastemperatur kontrollieren und die Lebensdauer der Anlage verlängern.

• Design des Einspritzsystems: Präzise Berechnung der Einspritzmenge und des Einspritzortes, um eine ausreichende Kühlung und Abdichtung im Eingriffsbereich des Rotors sicherzustellen.
• Öl-Gas-TrennungEntwicklung einer effizienten Öl‑Gas‑Trennstruktur zur Reduzierung des Ölgehalts im Abluftstrom, um die Anforderungen der nachgelagerten Prozesse zu erfüllen.
• Kühlungskorrektur: Die Wärmeübertragungsfläche des Ölkühlers oder des Wasserkühlers ist entsprechend der komprimierten Wärmelast angemessen auszulegen.

Lagerauswahl und Wellendichtungskonstruktion

Die Zuverlässigkeit der Lager und der Wellendichtungseinheiten bestimmt unmittelbar die Ausfallfreiheitsdauer des Kompressors.

• Lagerkombination: Radial- und Axiallager sind sinnvoll auszulegen, um sicherzustellen, dass der Rotor bei komplexen aerodynamischen Belastungen sowie bei den Lasten des Zahnradgetriebes eine präzise axiale und radiale Positionierung aufweist.
• Wellendichtungsstruktur: Es wird eine zuverlässige mechanische Dichtung oder eine Labyrinthdichtung eingesetzt, um das Austreten von Schmieröl in den Kompressionsraum zu verhindern und gleichzeitig das Entweichen des komprimierten Gases in die Umgebung zu unterbinden.

Schwingungs- und Geräuschkontrolle

Die Reduzierung von Vibrationen und Geräuschen ist ein wesentlicher Gestaltungsaspekt, um die Betriebsqualität von Anlagen zu steigern und Umweltanforderungen zu erfüllen.

• Anforderungen an die dynamische Auswuchtung: Das Rotorkomponenten‑Bauteil muss einer hochpräzisen dynamischen Auswuchtung unterzogen werden, um die ungleichmäßigen Zentrifugalkräfte während des Drehvorgangs zu beseitigen.
• Struktursteifigkeit: Erhöhung der strukturellen Steifigkeit von Gehäuse und Endabdeckung, um Resonanzen unter dem Einfluss von Anregungskräften zu vermeiden.
• LuftstrompulsationOptimierung der Position und Form der Ein- und Auslassöffnungen, glatte Druckübergänge sowie Reduzierung des durch Luftströmungsschwankungen verursachten aerodynamischen Geräuschs.