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Visualisierung der Ölverteilung in Schraubenkompressoren

Titel: Visualisierung der Ölverteilung in Schraubenkompressoren
Autor(en): Prof. Dr.-Ing. K. Kauder, Dipl.-Ing. H.-B. Harling
erschienen: 1994
in: VDI-Berichte 1135, S. 195-212, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1994
Zusammenfassung: Ziel dieser Forschungsarbeit ist es, die Ölwirkungen in Schraubenkompressoren zu berechnen, um dem Entwicklungsingenieur schon beim Entwurf einer Maschine ein Hilfsmittel an die Hand zu geben, das es ihm gestattet, öleingespritzte Schraubenkompressoren energetisch optimiert zu konstruieren.

Der hier vorgestellte erste Schritt ist die Visualisierung der Ölverteilung in der Maschine. Nur so können sichere Randbedingungen für den theoretischen Rechenansatz gefunden werden.

Im einzelnen:

  • Das eingespritzte Öl wird als Ölfilm unterschiedlicher Dicke auf die arbeitsraumbegrenzenden Oberflächen verteilt.
  • Es bildet sich ein Ölschwall vor dem Gehäusespalt aus. Das Volumen des Ölschwalls hängt maßgeblich vom Ölvolumenstrom durch den Profileingriffsspalt ab. Vielfach kommt es zu einer "ungeordneten" Ausbildung des Ölschwalls, so daß die Spalte nicht vollständig mit Öl "verschlossen" werden können.
  • Die Förderwirkung der Zahnköpfe auf den Ölschwallvolumenstrom wird wesentlich von der Rotorsteigung bestimmt.
  • Die ÖLverteilung ist unempfindlich gegenüber veränderten Betriebsparametern des Schraubenkompressors.
  • Schon kleine Ölmassenströme führen zu ausreichender Ölfilmdicke.
  • Eine geringe Anzahl von Öltropfen dringt in den Ölfilm ein.
  • Es stellt sich eine Änderung der Ölschwallbreite orthogonal zur Förderrichtung ein.
  • Die Anzahl der im Ölfilm eingeschlossenen Gasblasen ist abhängig von der Ölfilmdicke und ihre Anzahl gering.
Title: Visualisation of the oil destribution in screw-type compressors
Abstract: The aim of this research project is to calculate the oil effects in screw compressors, so that the engineer gets auxiliary means to optimize energy transformation in oil-injected screw compressors. The first step, which is shown in this report, is to visualize the oil distribution in screw compressors. This seems to be the only way to get boundary conditions for the theoretical computation.

During the optical investigations we noticed the following facts:

  • The injected oil distributes at the surrounding surfaces as a oil film with different thickness.
  • There is a oil surge at the housing gap. The volume of the oil surge is a function of the oil mass flow passing through the profile meshing gap. It frequently happens that the gap are not totally filled with oil, because of the erratic distribution at the oil surge.
  • The winding effect of the tip of tooth is essentially depending on the pitch of rotor.
  • The oil distribution is insensitive to varied operating points of the screw compressor.
  • Even small oil mass flow values cause acceptable oil film thickness as a function of the gap hight.
  • Only few oil drops break into the oil film.
  • The oil surge width alters vertical to the winding direction.
  • The number of gas holes enclosed in the oil film is small and it depends on the film thickness.