BE1013221A3 - Met water geinjecteerd schroefcompressorelement. - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een met water geinjecteerd schroefcomprossorelement dat twee rotoren (2-3) bevat die ineen behuizing (1) gelagerd zijn, waarbij deze behuizing (1) een rotorkamer (4) begrenst waarin een watercircuit (11) uitmondt en de rotoren (2,3) gelagerd zijn door met water gesmeerde lagers (18,19,25,26,27,28,37,37,38). Het watercircuit bevat een gedeelte (10) dat zich praktisch op de uitlaatdruk bevindt. Aan de inlaatzijde zijn de astappen (13,16) radiaal gelagerd door hydrodrynamische glijlagers (18,19). In de behuizing (1) zijn tegenover de kopse uiteinden van de astappen (13,16) kamers (20,21) gevormd die in verbinding staan met voornoemd gedeelte (10) . Aan de uitlaatzijde zijn de astappen (14,17) , enerzijds, radiaal gelagerd door hydrodynamische glijlagers (25,26) en anderzijds, axiaal gelagerd door hydrostatische glijlagers (27,28) die in verbinding staan met voornoemd gedeelte (10) van het watercircuit (11) of door hydrodynamische glijlagers (37,38)

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Met water geïnjecteerd schroefcompressorelement. 



  Deze uitvinding heeft betrekking op een met water geïnjecteerd schroefcompressorelement dat twee samenwerkende rotoren bevat die in een behuizing gelagerd zijn, waarbij deze behuizing een rotorkamer   begrenst   waarin de rotoren gelegen zijn en waarin een watercircuit voor de injectie van water uitmondt, en die van een inlaat en een uitlaat is voorzien en waarbij de rotoren zowel aan de inlaatzijde als aan de uitlaatzijde gelagerd zijn door met water gesmeerde lagers. 



  Bij dergelijke met water geïnjecteerde compressorelementen wordt water als smeermiddel gebruikt in plaats van olie, zowel voor de rotoren als voor hun lagers. 



  Dit laat toe, enerzijds, op een eenvoudige manier olievrije perslucht te verkrijgen en de rotoren af te koelen waardoor dus de compressietemperatuur onder controle kan gehouden worden en de efficiëntie van de compressie groot is, en, anderzijds, de afdichtingsproblemen te vermijden die aanwezig zijn indien de lagers met olie zouden gesmeerd worden aangezien geen water in dergelijke lagers mag binnendringen en geen olie in de perslucht mag lekken. 



  Deze compressorelementen bevatten hydrodynamische glijlagers voor de radiale positionering en hydrostatische of hydrodynamische glijlagers voor de axiale positionering van de rotors, in tegenstelling tot oliegesmeerde compressoren, die meestal wentellagers gebruiken. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  De axiale glijlagers, waaraan water wordt toegevoerd, moeten de axiale kracht, uitgeoefend door het samengeperste gas op de rotoren, opvangen. 



  Doordat de diameters van de axiale lagers worden beperkt door de centerafstand tussen de rotoren, is de grootte van de reactiekracht die kan opgewekt worden in het lager bepaald door de waterdruk in het lager. 



  In het geval van hydrostatische lagers, is de voedingsdruk, vereist voor het opvangen van voornoemde axiale kracht groter dan de uitlaatdruk van het compressorelement. 



  Deze compressorelementen hebben dus een extra pomp nodig om de voedingsdruk van het water voor de hydrostatische lagers op te voeren. 



  In het geval van hydrodynamische axiale lagers moet de snelheid voldoende hoog zijn om voldoende hydrodynamische druk te kunnen opbouwen, wat, enerzijds, het opstarten tegen druk onmogelijk maakt en, anderzijds, het snelheidsgebied en dus het werkingsgebied van de compressor sterk beperkt. 



  De uitvinding heeft een met water gesmeerd schroefcompressorelement met watergesmeerde lagers als doel die voornoemd nadeel niet vertoont en waarbij dus, enerzijds, geen pomp vereist is voor de voeding van de hydrostatische lagers en, anderzijds, in het geval van 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 hydrodynamische axiale lagers, de compressor een breder werkingsgebied heeft. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het watercircuit minstens een gedeelte bevat dat zich praktisch op de uitlaatdruk van het compressorelement bevindt en, aan de inlaatzijde, de astappen, enerzijds, radiaal gelagerd zijn door hydrodynamische glijlagers en, anderzijds, in de behuizing tegenover de kopse uiteinden van de astappen kamers zijn gevormd die in verbinding staan met het zich praktisch op de uitlaatdruk van het compressorelement bevindende gedeelte van het watercircuit, terwijl aan de uitlaatzijde de astappen, enerzijds, radiaal zijn gelagerd door hydrodynamische glijlagers en, anderzijds, axiaal zijn gelagerd door hydrostatische glijlagers die evenals de kamers in verbinding staan met het zich praktisch op de uitlaatdruk bevindende gedeelte van het watercircuit of door hydrodynamische glijlagers. 



  Door de kamers ontstaat er een axiale druk op de kopse uiteinden van de astappen die de axiale kracht, uitgeoefend door het samengeperste gas op de rotoren tegenwerkt. 



  De axiale lagering van de astappen aan de uitlaatzijde kunnen hydrodynamische glijlagers zijn die ook in verbinding staan met het zich praktisch op de uitlaatdruk bevindende gedeelte van het watercircuit, waardoor ook met dergelijke glijlagers de watertoevoer eenvoudig is. 



  Bij voorkeur geeft de uitlaat van het compressorelement uit op een waterafscheider en is het gedeelte van het 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 watercircuit dat zich praktisch op de uitlaatdruk bevindt een leiding die in verbinding staat met het wateropvanggedeelte van deze waterafscheider. 



  De aandrijving van het compressorelement kan geschieden via de uitlaatzijde. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, twee voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een 
 EMI4.1 
 met water geinjecteerd schroefcompressorelement volgens de uitvinding beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : 
Figuur 1 schematisch een schroefcompressorelement volgens de uitvinding weergeeft ;
Figuur 2 op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat in figuur 1 met F2 is aangeduid ;
Figuur 3 een gedeelte weergeeft analoog aan dit van figuur 2, maar met betrekking tot een andere uitvoeringsvorm. 



  Het met water geïnjecteerd schroefcompressorelement weergegeven in figuren 1 en 2 bestaat in hoofdzaak uit een behuizing 1 en twee samenwerkende rotoren namelijk een vrouwelijke rotor 2 en een mannelijke rotor 3 die in deze behuizing 1 gelagerd zijn. 



  De behuizing 1 omsluit een rotorkamer 4 die aan een uiteinde, de inlaatzijde genoemd, van een inlaat 5 met een inlaatopening voor het samen te persen gas voorzien is en 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 aan het andere uiteinde, de uitlaatzijde genoemd, een uitlaat 6 voor het samengeperste gas en het geïnjecteerde water bezit. 



  Op deze uitlaat 6 sluit een uitlaatleiding 7 aan die uitmondt in een waterafscheider 8 waarop bovenaan een afvoerleiding 9 uitgeeft voor samengeperst gas en onderaan een waterleiding 10 aansluit voor het terugvoeren van het water naar de rotorkamer 4 waarin deze waterleiding 10 via openingen 10a uitgeeft. 



  De waterafscheider 8 en de waterleiding 10 maken deel uit van een watercircuit 11. Doordat bij de normale werking van het schroefcompressorelement in de uitlaatleiding 7 een relatief hoge druk, namelijk de uitlaatdruk, heerst, zal in de waterafscheider 8 ook nagenoeg deze uitlaatdruk heersen en zal de waterleiding 10 een gedeelte van het watercircuit 11 vormen dat zich praktisch op de uitlaatdruk van het schroefcompressorelement bevindt. 



  De vrouwelijke rotor 2 bevat een schroefvormig lichaam 12 en twee astappen 13 en 14 terwijl de mannelijke rotor 3 eveneens een schroefvormig lichaam 15 en twee astappen 16 en 17 bezit. 



  Aan de inlaatzijde zijn de astappen 13 en 16 van de rotoren 2 en 3 radiaal in de behuizing 1 gelagerd door middel van hydrodynamische met water gesmeerde glijlagers 18 en 19. Ter plaatse van deze glijlagers 18 en 19 zijn de astappen 13 en 16 van een speciale bekleding voorzien. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 Tegenover het kopse uiteinde van respectievelijk de astappen 13 en 16 zijn in een eindgedeelte 22 van de behuizing 1 gesloten kamers 20 en 21 gevormd die via aftakkingen 23, respectievelijk 24, met de waterleiding 10 en dus het gedeelte van het watercircuit 11 dat zich op de uitlaatdruk bevindt, in verbinding staan zodat tijdens de werking van het compressorelement een druk op het kopse uiteinde van deze astappen 13 en 16 wordt uitgeoefend. 



  Het lekwater dat langs de astappen 13 en 16 uit deze kamers 20 en 21 lekt, vloeit naar de rotorkamer 4 en vormt het water voor de radiale glijlagers 18 en 19. 



  Aan de uitlaatzijde zijn de astappen 14 en 17 van de rotoren 2 en 3 in de behuizing 1 radiaal gelagerd door middel van een hydrodynamisch glijlager 25, respectievelijk 26, en axiaal gelagerd is door middel van een hydrostatisch glijlager 27, respectievelijk 28. 



  Elk van de axiale hydrostatische glijlagers 27 en 28 bevat een ring 29 die aan de zijde van de lichamen 12 of 15 aansluit tegen een kraag 30 van de astap 14 of 17 en bevat aan beide radiaal gerichte zijden van deze ring 29 een in de behuizing 1 gevormde ringvormige kamer 31, respectievelijk 32. 



  De twee ringvormige kamers 31 en 32 staan via een leiding 33, respectievelijk 33A in verbinding met een waterleiding 34, die op haar beurt is aangesloten op voornoemde waterleiding 10 en dus op het gedeelte op de uitlaatdruk van het watercircuit 11. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  In elk van de leidingen 33 en 33A is, zoals gebruikelijk bij hydrostatische glijlagers, een restrictor 35 aangebracht. 



  De astap 17 is verlengd tot buiten de behuizing 1 waar hij kan gekoppeld worden aan een niet in figuur 1 weergegeven aandrijving. 



  De vrouwelijke rotor 2 is niet verbonden met deze aandrijving, maar wordt door de mannelijke rotor 3 aangedreven. 



  Aan de buitenkant ten opzichte van het axiale glijlager 28 is de astap 17 ten opzichte van de behuizing 1 afgedicht door een lipafdichting 36 voor het tegenhouden van het lekwater van de ringvormige kamer 32. 



  Het lekwater naar de binnenkant toe vormt het water van het radiale hydrodynamische glijlager 26 van de astap 17. 



  Op analoge manier vormt lekwater van het axiale glijlager 27 het water van het radiale hydrodynamische radiale glijlager 25. 



  Wanneer het compressorelement in werking is, zal aan de uitlaatzijde een hoge druk, namelijk de uitlaatdruk die praktisch overeenkomt met de druk in de waterafscheider 8, een axiale kracht op de rotorlichamen 12 en 15 uitoefenen in de richting van de inlaatzijde. Deze krachten worden grotendeels gecompenseerd door de tegendruk op de koppen 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 van de astappen 13 en 16 aan de inlaatzijde, aangezien de druk van het water in de kamers 20 en 21 gelijk is aan de uitlaatdruk. 



  Dit betekent dat de axiale glijlagers 27 en 28 nog maar weinig kracht moeten kunnen overwinnen en dat voor de voeding van deze axiale hydrostatische glijlagers water onder de uitlaatdruk van het compressorelement volstaat en dus geen extra pomp nodig is. 



  De drukval over de restrictor 35 in de leiding 33 of 33A hangt af van het debiet dat erdoor stroomt, welk debiet zelf afhangt van de positie van de ring 29. De ring 29 en dus de astap 14 of 17 zal, als er geen axiale kracht op het lager inwerkt, een evenwichtsstand innemen waarbij het debiet aan beide zijden van de ring 29 nagenoeg gelijk is en de drukval in de twee restrictoren 35 in de leidingen 33 en 33A van een astap 14 of 17 nagenoeg gelijk is. 



  Elke verschuiving van de astap 14 of 17 verstoort dit evenwicht en wordt onmiddellijk gecompenseerd doordat in de twee ringvormige kamers 31 en 32 die bij de astap 14 of 17 behoren een drukverschil ontstaat. 



  Enkel lekwater kan van de axiale glijlagers 27 en 28 rond de astappen 14 en 17 naar buiten toe stromen. De lipafdichting 36 rond de astap 17 is dus drukloos. 



  De uitvoeringsvorm weergegeven in figuur 3 verschilt enkel van de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm doordat de astappen 14 en 17 aan de uitlaatzijde axiaal gelagerd zijn 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 door middel van een hydrodynamisch glijlager 37, respectievelijk 38. 



  Ook dit hydrodynamische glijlager 37 of 38 kan van een bekende constructie zijn. Bij het wentelen van de rotoren 2 en 3 zal een waterkussen de astap 14 of 17 oplichten. 



  Alhoewel de druk van het water geen groot belang heeft, is het constructief voordelig ook deze glijlagers 37 en 38 via leidingen 33 en 33A, waarin evenwel geen restrictoren aanwezig zijn, via de waterleiding 34 met de waterleiding 10 te verbinden zodat ze ook worden gevoed door water dat zich praktisch op de uitlaatdruk van het schroefcompressorelement bevindt. 



  De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de hieraan toegevoegde tekeningen weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijk met water geïnjecteerd compressorelement kan in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (5)

Conclusies.

1. - Met water geïnjecteerd schroefcompressorelement dat twee samenwerkende rotoren (2-3) bevat die in een behuizing (1) gelagerd zijn, waarbij deze behuizing (1) een rotorkamer (4) begrenst waarin de rotoren (2-3) gelegen zijn en waarin een watercircuit (11) voor de injectie van water uitmondt, en die van een inlaat (5) en een uitlaat (6) is voorzien en waarbij de rotoren (2, 3) zowel aan de inlaatzijde als aan de uitlaatzijde gelagerd zijn door met water gesmeerde lagers (18, 19, 25, 26, 27, 28, 37, 38), daardoor gekenmerkt dat het watercircuit minstens een gedeelte (10) bevat dat zich praktisch op de uitlaatdruk van het compressorelement bevindt en, aan de inlaatzijde, de astappen (13, 16), enerzijds, radiaal gelagerd zijn door hydrodynamische glijlagers (18, 19), en, anderzijds,

in de behuizing (1) tegenover de kopse uiteinden van de astappen (13, 16) kamers (20, 21) zijn gevormd die in verbinding staan met het zich praktisch op de uitlaatdruk van het compressorelement bevindende gedeelte (10) van het watercircuit (11), terwijl aan de uitlaatzijde de astappen (14, 17), enerzijds, radiaal zijn gelagerd door hydrodynamische glijlagers (25, 26) en, anderzijds, axiaal zijn gelagerd door hydrostatische glijlagers (27, 28) die evenals de kamers (20, 21) in verbinding staan met het zich praktisch op de uitlaatdruk bevindende gedeelte (10) van het watercircuit (11) of door hydrodynamische glijlagers (37, 38). <Desc/Clms Page number 11>

2.-Schroefcompressorelement volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de axiale lagering van de astappen (14, 17) aan de uitlaatzijde hydrodynamische glijlagers (37, 38) zijn die ook in verbinding staan met het zich praktisch op de uitlaatdruk bevindende gedeelte (10) van het watercircuit (11).

3.-Schroefcompressorelement volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de axiale lagering van de astappen (14, 17) aan de uitlaatzijde hydrostatische lagers (27, 28) zijn en elk een ring (29) bevatten die de astap (14, 17) omringt en aan de zijde van de lichamen (12, 15) van de rotoren (2, 3) tegen een kraag aansluit of tegen een radiaal uitstekende kraag (30) met aan weerszijden in de behuizing een met water onder druk gevulde ringvormige kamer (31,32) die in verbinding staan met het zich praktisch op de uitlaatdruk bevindende gedeelte (10) van het watercircuit (11).

4.-Schroefcompressorelement volgens een van de conclusies 1 tot 3, daardoor gekenmerkt dat de uitlaat van het compressorelement uitmondt op een waterafscheider (8) en het zich praktisch op de uitlaatdruk bevindende gedeelte (10) een leiding is die op het wateropvanggedeelte van deze waterafscheider (8) aansluit.

5.-Schroefcompressorelement volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat zijn aandrijving van de mannelijke rotor (3) geschiedt via de uitlaatzijde.