BE1018589A3 - Werkwijze voor het axiaal positioneren van lagers op een aseinde. - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het axiaal positioneren van lagers (10, 11) op een aseinde (9) van een rotor (3) waarbij de axiale speling van de rotor (3) in zijn behuizing (2) ingesteld wordt door het aanbrengen met een perspassing van een afstandsring en twee lagers zodanig dat de buitenring ten opzichte van de binnenring van hetzelfde lager (10) axiaal verschoven is over een afstand die functie is van de gewenste axiale speling (S2).

Description

Werkwijze voor het axiaal positioneren van lagers op een aseinde.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het axiaal positioneren van lagers op een aseinde.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het axiaal positioneren en vastzetten van een set paarbare lagers op een aseinde dat doorheen een gedeelte van een behuizing steekt, waarbij de axiale speling van de as in zijn behuizing ingesteld kan worden.

In een lagerset kunnen twee éénrijige hoekcontactlagers, hetzij in tandem op elkaar liggen, hetzij in een 0-opstelling of in een X-opstelling, naargelang de contactlijnen doorheen de kogels naar de hartlijn van de betreffende lager voor beide lagers in dezelfde zin lopen (tandem), in divergerende zin (0 of <>-opstelling), of in convergerende zin (X of ><-opstelling) . Zowel in de X- als in de O-opstelling kunnen de axiale belastingen in beide richtingen worden opgenomen, maar door elk lager slechts in één richting.

Een dergelijke set paarbare lagers laat toe de as na montage nog over een axiale afstand, met name de axiale speling na montage in de lagerset, te bewegen, welke axiale afstand gelijk is aan het verschil tussen de maximale speling en de minimale speling van de as in zijn behuizing.

Zulke lagers worden bijvoorbeeld toegepast bij een schroefcompressorelement met twee met elkaar samenwerkende rotoren, namelijk een mannelijke en een vrouwelijke rotor, elk met een schroefvormig lichaam voorzien op een as die gelagerd is in de behuizing van het compressorelement.

Elke rotor is met zijn asuiteinden gelagerd in de eindwanden van de behuizing, respectievelijk aan een uitlaatzijde en aan een inlaatzijde, waarbij de mannelijke of vrouwelijke rotoras aan de uitlaatzijde gelagerd is door een set gepaarde lagers die bijvoorbeeld hoekcontactlagers in X-opstelling vormen.

De traditionele werkwijze voor het correct instellen van de speling tussen het roterend lichaam van de rotor en de eindwanden van de behuizing bestaat erin dat de buitenringen van de lagerset tegen een schouder in de behuizing worden geperst, en de binnenringen tegen een afstandsring die tegen een schouder van de as zelf gemonteerd is.

De dikte van de afstandsring/tussenring wordt bepaald op basis van de axiale afstand tussen beide schouders. Deze axiale afstand wordt opgemeten terwijl de axiale speling tussen het roterend lichaam van de rotor en de eindwanden van de behuizing op nul gezet werd, of dus terwijl het rotorlichaam in axiale richting tegen de behuizing aangedrukt wordt. De operator selecteert de best passende dikte voor de tussenring en monteert de tussenring en lagerset.

De binnenringen van beide lagers en de afstandsring worden daarna geklemd tussen de voornoemde schouder van de as en een schijf die door middel van een schroefbout in het uiteinde van de as wordt aangetrokken.

Nu wordt de druk van de mannelijke rotor weggehaald, en worden de buitenringen geklemd door een deksel voorzien van een afdichting dat door middel van bouten op de behuizing is bevestigd en die de buitenringen van beide lagers vastklemt tussen een schouder van de behuizing en het betreffende deksel.

Na montage kan de as nog over een axiale afstand bewegen. Deze axiale afstand of axiale speling na montage in de lagerset is het resultaat van: - de axiale speling in de lagerset aanwezig vóór de montage; - de verkleining van deze ongemonteerde speling door de diameter van de as onder de binnenringen en de invloed van de afwerkingstoleranties; - de verkleining van deze ongemonteerde speling door de diameter van de behuizing ter hoogte van de buitenringen en de invloed van de afwerkingstoleranties.

De resulterende maximale en minimale axiale speling tussen het roterend rotorlichaam en de eindwanden van de behuizing wordt bepaald door : - de keuze van de dikte van de afstandsring; -- de axiale speling na montage in de lagerset.

De minimale axiale speling dient steeds groter te zijn dan de axiale speling na montage in de lagerset, teneinde te beletten dat bij het roteren het rotorlichaam contact zou maken met de eindwand van de behuizing, hetgeen tot ongewenste wrijvingen zou leiden en mogelijk tot beschadiging van het compressorelement.

Een nadeel van deze traditionele werkwijze is dat de variatie op de speling vrij groot is, doordat, voor het instellen van de resulterende speling, deze afhankelijk is van twee belangrijke factoren, namelijk: - dat er bij het selecteren van de "best passende" dikte van de afstandsring vaak afgerond moet worden, waarbij dit af ronden afhankelijk is van de operator die het compressorelement monteert; en, - dat de axiale speling na montage in de lagerset afhankelijk is van de diameter en de afwerkingstoleranties van de samenwerkende onderdelen, zoals de lagerringen, de as en de behuizing.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan één of meer van de voornoemde en/of andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een werkwijze die toelaat de axiale speling reproduceerbaar in te stellen.

Daartoe voorziet de huidige uitvinding in een werkwijze • voor het axiaal positioneren van lagers op een aseinde van een rotor waarbij de axiale speling van de rotor in zijn behuizing ingesteld wordt door middel van een afstandsring, daardoor gekenmerkt dat zij de volgende stappen omvat: - het in axiale richting op nul zetten van de speling van de rotor in de behuizing door het rotorlichaam in de richting van het betreffende aseinde aangedrukt te houden met een kracht; - het gezamenlijk met een perspassing aanbrengen van een afstandsring en een eerste lager op het voornoemde aseinde, zodat de buitenring van het eerste lager in een zitting van de behuizing wordt geperst en waarbij deze buitenring ten opzichte van de binnenring van hetzelfde lager axiaal verschoven is over een afstand die functie is van de gewenste axiale speling; - het persen van een tweede lager over het aseinde en in de voornoemde zitting, zodat de binnenring van dit tweede lager tot tegen de binnenring van het eerste lager komt zonder daarbij het eerste lager en de afstandsring te verschuiven en waarbij een spleet wordt gelaten tussen de buitenringen van beide lagers; - het axiaal borgen van de binnenringen van de lagers op het aseinde; - het wegnemen van de voornoemde kracht en het axiaal borgen van de buitenringen van de lagers in de behuizing.

Een voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat de speling van de as nauwkeurig kan worden ingesteld en niet meer afhankelijk is van de gekozen dikte van een losse afstandsring zoals die in de traditionele werkwijze werd gebruikt.

Bij voorkeur wordt voor het vastklemmen van de binnenringen van de lagers gebruik gemaakt van een moer die tot tegen de binnenring van het tweede lager wordt aangeschroefd op een uitwendige schroefdraad voorzien op het aseinde.

Bij voorkeur wordt voor het vastklemmen van de buitenringen tegen de aanslag van de behuizing gebruik gemaakt van een deksel, dat in de zitting van de behuizing wordt vastgeschroefd tot tegen de buitenring van het tweede lager.

Bij voorkeur wordt de axiale speling bepaald door het trapverschil op het contactvlak van het eerste perswerktuig.

Bij voorkeur is de naar het rotorlichaam gekeerde zijde van de afstandsring in axiale richting vrij, waarmee wordt bedoeld dat deze afstandsring aan de betreffende zijde niet tegen een aanslag of kraag aanleunt, doch, dat deze axiaal nergens tegenzit.

Bij voorkeur definieert de naar het rotorlichaam gekeerde zijde van de afstandsring een groef, samen met het rotorlichaam of met een schouder van de as, langs welke groef een smeermiddel voor de lagers aangevoerd kan worden.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm vertoont het getrapte persstuk een diepteverschil tussen het contactpunt met de binnenste en dat met de buitenste ring van het eerste kogellager, dat functie is van de beoogde in te stellen speling van de as in de behuizing, en vertoont het niet getrapt persstuk geen diepteverschil tussen het contactpunt met de binnenste en het contactpunt met de buitenste ring van de tweede kogellager.

De afstandsring dient voldoende geklemd te zijn op de as, om niet te verschuiven onder invloed van de perskracht uitgeoefend voor het monteren van het tweede kogellager.

De speling wordt volgens de uitvinding· ingesteld in gemonteerde toestand en voor een optimale waarde die het energieverbruik van het element op de as minimaliseert, waarbij het element op de as een schroef lichaam van een compressorelement kan zijn maar ook om het even welke andere toepassing van een as waarbij de axiale speling door een set lagers wordt bepaald, die gepaarde hoekcontactlagers kunnen zijn, opgesteld in een X-configuratie.

Het spreekt voor zich dat deze werkwijze volgens de uitvinding voor het axiaal positioneren van lagers op. een aseinde, gebruikt kan worden voor meerdere toepassingen van een roterende as, waarbij de toepassing in een compressorelement slechts een voorbeeld is.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende werkwijze volgens de uitvinding beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch en in doorsnede een schroefcompressorelement weergeeft volgens de stand van de techniek; figuur 2 meer in detail het gedeelte dat in figuur 1 door F2 is aangeduid weergeeft; figuur 3 figuur 2 weergeeft in de stand van minimale axiale speling (SI) van de rotor in zijn behuizing; figuur 4 figuur 2 weergeeft in de stand van maximale axiale speling (S2) van de rotor in zijn behuizing; figuur 5 een eerste montagestap van een werkwijze volgens de uitvinding weergeeft; figuur 6 een tweede montagestap van een werkwijze volgens de uitvinding weergeeft; figuur 7 een doorsnede zoals in figuur 2 weergeeft, doch, gemonteerd met een werkwijze volgens de uitvinding en in een toestand van maximale axiale speling (S2) van de as in de behuizing; figuur 8 een doorsnede zoals in figuur 7 weergeeft, maar in een toestand van minimale axiale speling (SI) van de as in de behuizing.

Figuur 1 stelt de doorsnede van een schroefcompressorelement 1 voor bestaande uit een behuizing 2 waarin een mannelijke rotor 3 en een daarmee samenwerkende vrouwelijke, rotor 4 gelagerd zijn. De behuizing 2 bestaat uit een mantel 5 die de rotoren 3 en 4 omringt, een eindwand 6 aan de hogedrukzijde en een eindwand 7 aan de lagedrukzijde, die samen de mantel 5 afsluiten.

De mannelijke rotor 3 is aan de uiteinden voorzien van een aseinde 8 van de inlaatas en een aseinde 9 van de uitlaatas die respectievelijk in de eindwanden 7 en 6 gelagerd zijn. De uitlaatlagers 10 en 11 zijn beide hoekcontactlagers en vormen samen een gepaarde lagerset 12.

In figuur 2 is meer in detail de lagering van het aseinde 9 in de behuizing 2 weergegeven. De lagerset 12 heeft stationaire buitenringen 13a,13b die in de behuizing 2 gemonteerd zijn, en binnenringen 14a,14b die ronddraaien met de as 9. De roterende binnenringen 14a,14b zijn aan de compressorzijde 14a begrensd door een afstandsring 15 en aan de buitenzijde 14b door een schijf 16, die door middel van een schroefbout 17 aan het aseinde 9 is bevestigd.

De stationaire buitenringen 13a,b zijn aan de compressorzi jde 13a begrensd door een schouder 18 in de behuizing 2, en aan de buitenzijde 13b door een deksel 19 dat door middel van schroefbouten 20 aan de behuizing 2 is bevestigd, en voorzien is van een dichting 21.

Figuur 3 stelt de lagerset 12 in figuur 2 voor in een stand met minimale speling SI voor het aseinde 9, waarbij het rotorlichaam dicht bij de behuizing 2 gepositioneerd is. Het is te zeggen de rollen van het lager 11 maken contact met binnen- en buitenring.

Figuur 4 stelt de lagerset 12 in figuur 2 voor in een stand met maximale speling S2 voor het aseinde 9, waarbij het rotorlichaam verder van de behuizing 2 gepositioneerd is.

Het is te zeggen de rollen van lager 10 maken contact met binnen- en buitenring.

Figuur 5 geeft de eerste montagestap volgens de uitvinding weer van een lagerset 12 die rond een aseinde 9 door middel van een persstuk 22 met trapverschil geperst wordt en een afstandsring 23, waarop een eerste uitlaatlager 10 met zijn binnenste roterende ring 14a rust. Dit alles terwijl de speling tussen de rotor en zijn behuizing 2 op nul gezet is door het rotorlichaam tegen de eindwand 6 te persen.

Figuur 6 geeft de tweede montagestap volgens de uitvinding weer van een lagerset 12 waarbij nu een tweede uitlaatlager 11 tegen de eerste uitlaatlager 10 wordt gedrukt door een tweede persstuk 24, zonder trapverschil, waarna de tweede uitlaatlager 11 op het eerste lager 10 rust met zijn binnenste ring 14b op de binnenste ring 14a van het eerste lager 10.

Figuur 7 geeft de derde montagestap volgens de uitvinding weer van een lagerset waarbij het tweede persstuk 24 verwijderd is, en waarbij een moer 25 op het aseinde 9 is geschroefd op daartoe voorziene uitwendige schroefdraad op het uiteinde van het aseinde 9, en dit in de stand van maximale axiale speling S2, waarbij in dezelfde stand ook het deksel 19 wordt aangebracht door middel van de schroefbouten 20

Figuur 8 geeft figuur 7 weer, maar nu in de stand van minimale axiale speling SI.

De werkwijze voor het axiaal positioneren van lagers op een aseinde volgens de uitvinding is zeer eenvoudig en als volgt.

De werkwijze verschilt van de traditionele werkwijze doordat de losse afstandsring 15 vervangen wordt door een geperste afstandsring 23 die breder is, en doordat bij voorkeur de schijf 16 met schroefbout 17 vervangen is door een moer 25 die op het aseinde 9 wordt geschroefd die nu uitwendig van schroefdraad is voorzien zodat de kracht uitgeoefend op de lagerringen en de afstandsring beperkt wordt om zodoende verschuiving van deze ringen te voorkomen. Het blijft echter mogelijk de traditionele schijf 16 met schroefbout 17 te gebruiken op voorwaarde dat de uitgeoefende kracht beperkt wordt gehouden.

Een tweede verschil met de traditionele werkwijze bestaat erin dat bij het monteren gebruik wordt gemaakt van een getrapt perswerktuig 22, waarmee de axiale speling van de as nauwkeurig kan worden ingesteld, zoals hieronder beschreven wordt.

Vooreerst wordt de speling van de as op nul gezet door het rotorlichaam tegen de behuizing 2 aangedrukt te houden. In een eerste montagestap wordt een afstandsring 23 rond de as geperst, samen met een eerste kogellager 11. Het persstuk 22 dat hierbij wordt gebruikt, is getrapt aan het contactvlak tegen het kogellager 10 en is iets langer op zijn contactpunt met de buitenste ring 13a van de eerste kogellager 10, waardoor een bepaalde speling tussen de binnenring 14a en de kogel van de kogellager 10 ontstaat, wat betekent dat het aseinde 9 zich axiaal over deze afstand kan verplaatsen.

In een tweede montagestap wordt dan de tweede kogellager 11 voorzichtig tegen de eerste kogellager 10 geduwd met een tweede persstuk 24 dat dit keer niet getrapt is maar volkomen vlak zodat de binnenringen 14a,14b van de tweede kogellager 11 en de eerste kogellager 10 tegen elkaar worden gedrukt, maar er tussen de buitenringen 13a,13b van de tweede kogellagers 10 en 11 een spleet blijft. De afstandsring 23 is zo gekozen dat hij niet verschuift onder invloed van de drukkracht nodig voor het monteren van kogellager 11.

In een derde montagestap worden de binnenringen 14a,14b van beide kogellagers 10,11 axiaal vastgezet door middel van een moer 25. Het gebruik van een dergelijke moer 25 vereist veel minder aanspankoppel dan de schijf 16 en schroefbout 17 van de traditionele methode, zodat het verschuiven van de afstandsring 23 wordt voorkomen.

Het blijft ook mogelijk de binnenringen vast te zetten met de traditionele schijf 16 met schroefbout 17, indien het aanspankoppel beperkt wordt.

In een vierde montagestap wordt de druk op de mannelijke rotor 3 weggenomen. Daarna wordt ook het deksel 19 geplaatst door middel van de schroefbouten 20 voor het borgen van de stationaire buitenringen 13a,b van beide kogellagers 10,11. De speling, eerst aanwezig tussen de ringen en kogels van kogellager 10, resulteert nu in de speling S2 van de rotor 3 in zijn behuizing.

Het voordeel van deze methode is dat de speling S2 wordt ingesteld door het trapverschil in het eerste persstuk 22. Dit persstuk 22 is onafhankelijk van de breedte van de afstandsring 23 of van de lagers 10,11. De operator moet dus geen afstandsring 15 meer selecteren en niet meer afronden. De variatie op de breedte van de afstandsring 23 door de afwerkingstoleranties wordt opgevangen in een daartoe voorziene groef 26 over de hele omtrek van het aseinde 9, waarvan de tolerantie voldoende groot is. Ook wordt de speling S2 ingesteld in gemonteerde toestand.

In de traditionele werkwijze werd de dikte van de afstandsring 15 geselecteerd wanneer de lagers nog niet gemonteerd zijn, waardoor de diameters van het aseinde 9 en de behuizing 2 ter hoogte van de lagerringen 13,14 nog een invloed hadden op de resulterende speling S2. Dit is in de nieuwe werkwijze volgens de uitvinding niet meer het geval.

Een voordeel van de nieuwe werkwijze is dat de speling S2 nauwkeuriger afgesteld kan worden, zodat de variatie op de speling kleiner is. Dit resulteert in een kleinere variatie in de prestaties van het compressorelement 1, die direct samenhangen met de speling S2. Met de nieuwe werkwijze is het mogelijk de speling S2 in te stellen op een optimale waarde, waarbij het energieverbruik van het compressorelement 1 minimaal is.

De huidige , uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven werkwijze, doch een werkwijze volgens de uitvinding kan op velerlei verschillende wijzen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (16)

1.- Werkwijze voor het axiaal positioneren van lagers (10,11) op een aseinde (9) van een rotor (3) waarbij de axiale speling van de rotor (3) in zijn behuizing (2) ingesteld wordt door middel van een afstandsring (23), daardoor gekenmerkt dat zij de volgende stappen omvat: - het in axiale richting op nul zetten van de speling van de rotor (3) in de behuizing (2) door het rotorlichaam in de richting van het betreffende aseinde (9) aangedrukt te houden met een kracht ; - het gezamenlijk met een perspassing aanbrengen van een afstandsring (23) en een eerste lager (10) op het voornoemde aseinde (9), zodat de buitenring (13a) van het eerste lager (10) in een zitting van de behuizing (2) wordt geperst en waarbij deze buitenring (13a) ten opzichte van de binnenring (14a) van hetzelfde lager (10) axiaal verschoven is over een afstand die functie is van de gewenste axiale speling (S2); het persen van een tweede lager (11) over het aseinde (9) en in de voornoemde zitting, zodat de binnenring (14b) van dit tweede lager (11) tot tegen de binnenring (14a) van het eerste lager (10) komt zonder daarbij het eerste lager (10) en de afstandsring (23) te verschuiven en waarbij een spleet wordt gelaten tussen de buitenringen (13a,13b) van beide lagers (10 en 11); - het axiaal borgen van de binnenringen (14a,14b) van de lagers (10 en 11) op het aseinde (9); - het wegnemen van de voornoemde kracht en het axiaal borgen van de buitenringen (13a,13b) van de lagers (10,11) in de behuizing (2).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat voor het vastklemmen van de binnenringen (14a,14b) van de lagers (10,11)gebruik wordt gemaakt van een moer (25) die tot tegen de binnenring (14b) van het tweede lager wordt aangeschroefd op een uitwendige schroefdraad voorzien op het aseinde (9) .

3. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat voor het vastklemmen van de buitenringen (13a,13b) tegen de aanslag (18) van de behuizing (2) gebruik wordt gemaakt van een deksel (19) , dat in de zitting van de behuizing wordt vastgeschroefd tot tegen de buitenring (13b) van het tweede hoekcontactlager (11).

4. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de axiale speling (S2) wordt bepaald door het trapverschil op het contactvlak van het eerste perswerktuig (22).

5. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de naar het rotorlichaam gekeerde zijde van de afstandsring (23) in axiale richting vrij is.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de naar het rotorlichaam gekeerde zijde van de afstandsring (23) met het rotorlichaam of met een schouder van de as een groef (26) definieert, waarlangs een smeermiddel voor de lagers (10,11) aangevoerd kan worden.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het niet getrapt persstuk (24) geen diepteverschil heeft tussen het contactpunt met de binnenste ring (14b) en het contactpunt met de buitenste ring (13b) van de tweede kogellager (11).

8. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de toegepaste kracht bij het monteren van het tweede lager (11) kleiner is dan de kracht die nodig is om de afstandsring (23) en de binnenring (14a) van het eerste lager (10) op het aseinde (9) te verschuiven.

9. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de speling S2 ingesteld wordt in gemonteerde toestand.

10. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de axiale speling S2 ingesteld wordt op een optimale waarde, waarbij het energieverbruik van het compressorelement (1) minimaal is.

11. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de rotor (3) een rotor is van een schroef compressorelement (1) -

12. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat voornoemde gepaarde lagers (10,11) hoekcontactlagers zijn.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat voornoemde gepaarde hoekcontactlagers opgesteld staan in een X-configuratie.

14. Inrichting voorzien van een rotor (3) bestaande uit een rotorlichaam en een rotoras die met een aseinde (9) gelagerd is in een behuizing (2) door middel van een set (12) gepaarde lagers (10,11) met een binnenring (14a,14b) en een buitenring (13a,13b) en ertussen rolelementen, waarbij de buitenringen (13a,13b) zijn vastgeklemd in een zitting van de behuizing en de binnenringen (14a,14b) zijn vastgeklemd op de rotoras tussen een afstandsring (23) en een klemmiddel op de as, daardoor gekenmerkt dat de afstandsring (23) op de as is bevestigd door middel van een perspassing en dat de naar het rotorlichaam gekeerde zijde van de afstandsring (23) in axiale richting vrij is.

15. Inrichting volgens conclusie 14, daardoor gekenmerkt dat de lagers (10,11) hoekcontactlagers zijn.

16. Inrichting volgens conclusie 14 of 15, daardoor gekenmerkt dat de .voornoemde klemmiddelen gevormd worden door een moer (25) die is vastgeschroefd op een uitwendige schroefdraad voorzien op het aseinde (9).