BE1014043A3 - Watergeinjecteerd schroefcompressorelement. - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een watergeinjecteerd schroefcompressorelement dat een behuizing (1) bevat die een rotorkamer (2) begrenst waarin twee samenwerkende rotoren (3,4) opgesteld zijn die met beide uiteinden via astappen (5) gelagerd zijn in watergesmeerde glijlagers (6) die in de behuizing (1) aangebracht zijn en voorzien zijn van lagerbussen (7) die vast op de astappen (5) aangebracht zijn en rechtstreeks draaibaar zijn in een lagerhuis (8) die in de voornoemde behuizing (1) gevormd is.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    Watergeinjecteerd   schroefcompressorelement. 



  Deze uitvinding heeft betrekking op een watergeinjecteerd schroefcompressorelement dat een behuizing bevat die een rotorkamer begrenst waarin twee samenwerkende rotoren zijn opgesteld die met beide uiteinden via astappen gelagerd zijn in watergesmeerde glijlagers die in de behuizing aangebracht zijn en van lagerbussen voorzien zijn. 



  Een dergelijk schroefcompressorelement kan olievrije perslucht leveren. Water wordt in de rotorkamer geinjecteerd voor koeling, smering en afdichting. 



  Ook de glijlagers worden met water gesmeerd zodat olie of vet uit het schroefcompressorelement geweerd wordt en complexe afdichtingen om olie of vet van het geinjecteerde water te scheiden vermeden wordt. 



  In vergelijking met oliegesmeerde glijlagers is de draagkracht van watergesmeerde glijlagers evenwel beperkt door de lage viscositeit van water. 



  Glijlagers kunnen zowel van het hydrostatische als van het hydrodynamische type zijn. 



  Voor de opvang van radiale krachten worden in een schroefcompressor vooral hydrodynamische glijlagers gebruikt. Hydrostatische glijlagers zijn in deze toepassing minder 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 geschikt aangezien de richting van de radiale kracht kan veranderen in functie van de belasting en werkcondities van de schroefcompressor. Bovendien zijn radiale hydrostatische glijlagers vrij complex, omdat de kamers voor de hydrostatische druk en de toevoerkanalen eraan rondom het lager moeten worden aangebracht. 



  Het opvangen van axiale krachten kan zowel door middel van hydrostatische als van hydrodynamische glijlagers. 



  Bij hydrodynamische glijlagers wordt de lagercapaciteit bepaald door de omtreksnelheid van de as in het lager, de grootte en speling ervan en de viscositeit van het smeermiddel, in dit geval water. 



  Deze lagercapaciteit is belangrijk, aangezien ze onder meer het minimale toerental van de compressor en dus de minimale hoeveelheid lucht die kan worden geleverd, bepaalt bij een gegeven lagerafmeting en een gegeven werkdruk van de compressor, meestal tussen 7 en 13 bar of hoger. 



  Hoe groter de omtreksnelheid, hoe groter de werkzame vloeistofdruk in het lager. Een grotere diameter geeft, bij een gegeven rotatiesnelheid, een grotere omtreksnelheid en tevens een grotere werkzame oppervlakte. Het vergroten van de diameter draagt dus op twee manieren bij tot het vergroten van de draagkracht van het lager. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  Uit ervaring is gebleken dat de breedte van het lager daarentegen beperkt is tot ongeveer de diameter. Een grotere breedte geeft aanleiding tot scheefstelling, wat eerder een negatieve invloed heeft op de draagkracht van het lager. 



  De speling in het lager is bijvoorbeeld 0, 001 maal de diameter met een tolerantie van 0, 0002 maal de diameter. Een te kleine speling kan vastlopen veroorzaken, omdat de vloeistoffilm dan kan doorbreken, wat meer wrijving en opwarming tot gevolg heeft. Een te grote speling zorgt dan weer voor een moeilijke opbouw van de vloeistoffilm. 



  De tolerantie op de ontwerpspeling moet dus klein zijn, bij voorkeur ongeveer 0, 0002 maal de diameter. 



  Tijdens de aanloop en uitloop van het lager kan er een occasioneel contact tussen de draaiende en vaste delen van het glijlager veroorzaakt worden. Omdat water een lage viscositeit heeft, is het daarom nodig een zelfsmerend materiaal, bijvoorbeeld kunststof, in te brengen in het lager, of het hele lager in dergelijk materiaal te vervaardigen. 



  In bekende schroefcompressorelementen zijn voor het vormen van de glijlagers, bussen in boringen in de behuizing geperst. Deze bestaan ofwel uit metaal waarop een kunststoflaag is aangebracht, of uit een dunwandige kunststoflaag. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



  Het nadeel van beide types van bussen bestaat erin dat de tolerantie op de bussen vrij groot is, meestal een factor 10 te groot, zodat zonder het nemen van speciale maatregelen, de lagerspeling niet onder controle is en het lager niet optimaal hydrodynamisch kan werken. 



  Om deze grote toleranties te vermijden, is het bekend koolstofbussen aan te wenden. 



  Koolstofbussen kunnen met kleine toleranties worden uitgevoerd, en hebben daarenboven uitstekende noodloopeigenschappen tegen metaal. Ze bezitten ook een kleine uitzettingscoëfficiënt en nemen geen water op, waardoor ze zeer maatstabiel zijn. Ze zijn ook chemisch inert. 



  Koolstofbussen moeten evenwel dikwandig zijn en mogen slechts weinig op trek worden belast. Vandaar dat ze meestal in de lagerboring worden ingeperst. 



  Dit heeft evenwel als nadeel dat de werkzame lagerdiameter beperkt wordt, vermits koolstofbussen dikwandig dienen te zijn en de centerafstand tussen de mannelijke en vrouwelijke rotor de grootst mogelijke diameter van het lager bepaalt. 



  Ook kunnen, door samenwerking van afwijkingen op de boring in het lagerhuis, op de buitendiameter en op de boring van de koolstofbus, de maten van de uiteindelijke lagerboring te grote afwijkingen vertonen ten opzichte van de nominale 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 maten. Bij dikwandige koolstofbussen doet dit probleem zieh minder voor, maar het is niet wenselijk dergelijke koolstofbussen in te persen vermits de dikke wand de werkzame lagerdiameter en dus ook de lagercapaciteit sterk beperkt. 



  De huidige uitvinding beoogt een watergeinjecteerd schroefcompressorelement aan te bieden die de hierboven vernoemde nadelen niet vertoont en waarbij de constructie van de glijlagers eenvoudig en de lagerspeling en lagercapaciteit optimaal zijn. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de voornoemde lagerbussen vast op de astappen aangebracht zijn en rechtstreeks draaibaar in een lagerhuis die in de voornoemde behuizing gevormd is. 



  Vermits er geen samenwerkende toleranties meer zijn die voor grote maatafwijkingen kunnen zorgen, is de lagerspeling optimaal. Ook kan de lagerdiameter zo groot mogelijk worden genomen, zodat een optimale lagercapaciteit kan worden bekomen. 



  Bovendien kunnen deze lagerbussen uitgevoerd worden als een cilinder zonder groeven of kanalen voor de watertoevoer, zoals het geval was bij klassieke watergesmeerde glijlagers, zodat deze eenvoudiger te fabriceren zijn. 



  Door de afwezigheid van groeven of kanalen moet ook geen rekening worden gehouden met de radiale positie van de 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 lagerbus, zodat ook de montage vereenvoudigd wordt in vergelijking met klassieke watergesmeerde glijlagers. 



  Bij voorkeur zijn voornoemde lagerbussen uit koolstof vervaardigd. 



  In andere uitvoeringsvormen zijn de lagerbussen uit andere materialen, zoals andere kunststoffen of keramisch materiaal, vervaardigd. 



  In nog een andere uitvoeringsvorm bestaan de lagerbussen uit hetzelfde materiaal als de rotoren waarmee ze samenwerken. In dat geval kunnen de rotoren   een   stuk vormen met de overeenkomstige lagerbussen. 



  Voornoemde lagerbussen kunnen op de voornoemde astappen worden bevestigd door persen, lijmen of axiaal klemmen of door een combinatie van twee of meer van deze technieken. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een water-   geinjecteerd   schroefcompressorelement volgens de uitvinding beschreven, met verwijzing naar de bijgaande figuur, die schematisch een dergelijk watergeinjecteerd schroefcompressorelement weergeeft. 



  Zoals weergegeven in de figuur bestaat het   watergeinjecteerd   schroefcompressorelement volgens de uitvinding in hoofdzaak 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 uit een behuizing 1 die een rotorkamer 2 begrenst. In deze rotorkamer 2 bevinden zieh een mannelijke rotor 3 en een vrouwelijke rotor 4, die elk op beide uiteinden voorzien zijn van astappen 5 die gelagerd zijn in glijlagers 6. 



  Elk van de glijlagers 6 bestaat uit een lagerbus 7 uit koolstof die vastgeperst is op de overeenstemmende astap 5 en die draaibaar is in een lagerhuis 8 die door een gedeelte van de behuizing 1 van het compressorelement is gevormd. 



  In de behuizing 1 zijn tegenover elk van de lagerbussen 7,   een   of meerdere waterinjectiepunten 9 aangebracht. 



  De lagerbussen 7 moeten niet noodzakelijk op de astappen 5 geperst zijn. Ze kunnen ook op de astappen 5 gelijmd of axiaal geklemd zijn of door een combinatie van twee of meer van voornoemde technieken, namelijk persen, lijmen en klemmen, op de astappen 5 vastgemaakt zijn. 



  De radiale klemming of radiale perspassing moet minimaal zijn om te verhinderen dat de koolstof lagerbussen 7 op trek worden belast en dat de buitendiameter van de koolstof lagerbussen 7 te sterk verandert. 



  De lagerbussen 7 moeten niet noodzakelijk uit koolstof bestaan. Ze kunnen eveneens uit kunststof of keramisch materiaal vervaardigd zijn. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 



  Ze kunnen ook uit hetzelfde materiaal bestaan als de astappen 5 en dus als de rotoren 3 en 4. In dit geval kunnen de lagerbussen 7 uit   een   stuk met de rotoren 3 en 4 worden vervaardigd, bijvoorbeeld door spuitgieten. 



  Op het compressorelement sluiten een niet in de figuren weergegeven aanzuigleiding, persleiding en injectieleiding voor water aan die op de rotorkamer 2 uitgeven. De rotoren 3 en 4 worden aangedreven door een niet in de figuur weergegeven motor. 



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

Claims (7)

1. Conclusies. EMI9.1 l.-Watergeinjecteerd schroefcompressorelement dat een behuizing (1) bevat die een rotorkamer (2) begrenst waarin twee samenwerkende rotoren (3, 4) opgesteld zijn die met beide uiteinden via astappen (5) gelagerd zijn in watergesmeerde glijlagers (6) die in de behuizing (1) aangebracht zijn en voorzien zijn van lagerbussen (7), daardoor gekenmerkt dat de voornoemde lagerbussen (7) vast op de astappen (5) aangebracht en rechtstreeks draaibaar zijn in een lagerhuis (8) die in de voornoemde behuizing (1) gevormd is.
2. 2. - Watergeinjecteerd schroefcompressorelement volgens EMI9.2 conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde lagerbussen (7) uit koolstof vervaardigd zijn.
3. 3.-Watergeinjecteerd volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde lagerbussen (7) uit kunststof zijn uitgevoerd.
4. 4.-Watergeinjecteerd volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde lagerbussen (7) uit keramisch materiaal zijn vervaardigd.
5. 5. - Watergeinjecteerd schroefcompressorelement volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de lagerbussen (7) uit hetzelfde materiaal zijn vervaardigd als de rotoren (3, 4) waarmee ze samenwerken. <Desc/Clms Page number 10>
6. 6.-Watergeinjecteerd schroefcompressorelement volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de rotoren (3, 4) één stuk kunnen vormen met de overeenkomstige lagerbussen (7).
7. 7.-Watergeinjecteerd schroefcompressorelement volgens een van de conclusies 1 tot 5, daardoor gekenmerkt dat de lagerbussen (7) op de astappen (5) bevestigd zijn door persen, lijmen of axiaal klemmen of door een combinatie van twee of meer van deze technieken.