BE1028779B1 - Compressorinrichting en inrichting uitgerust met een lagerdemper - Google Patents

Abstract

Compressorinrichting met een behuizing (2) en voorzien van minstens één compressorelement (3) en een aandrijving (4) voor het compressorelement (3), daardoor gekenmerkt dat alle lagers (11) van minstens één as (10) in de compressorinrichting (1) die geconfigureerd zijn om statisch axiale belasting te dragen met hun statische lagerring (12) axiaal verschuifbaar ten opzichte van de behuizing (2) in de behuizing (2) zijn opgesteld, waarbij al deze voornoemde lagers (11) voorzien zijn van een lagerdemper (15) die minstens een demper (16) omvat, waarbij de statische lagerring (12) kan inwerken op deze demper (16) wanneer de statische lagerring (12) axiaal verschuift in de behuizing (2), waarbij de voornoemde lagers (11) en lagerdempers (15) zodanig zijn opgesteld dat er minstens twee oppervlakken (19, 20, 22, 23) over elkaar schuiven wanneer de statische lagerring (12) axiaal verschuift ten opzichte van de behuizing (2).

Description

Compressorinrichting en inrichting uitgerust met een lagçerdemper.

De huidige uitvinding heeft betrekking op sen conpressorinrichking uitgerust met een lagerdemper.

In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een compressorinrichting met een lagerdemper die gebruikt kan worden bij een lager, waarmee een as van zen aandrijving van bijvoorbeeld een compressorelement wordt aangebracht in de behuizing van de aandrijving.

Het is bekend dat comnpressorelementen worden aangedreven aan grote toerentallen door de aandrijving.

Hierdoor is de inrichting gevoelig voor vibratie- gereiateerde problemen welke optreden bij dergelijke grote toerentallen, aangezien as-vesonanties in het werkingsgebied komen te liggen.

Vibraties of trillingen die opgewekt worden in het compressorelement en/oË de aandrijving kunnen doorheen de overbrenging propageren, De excitaties of resonanties die deze vibraties veroorzaken, komen voornamelijk vanuit een onbalans van de aandrijving 23 en vanuit pulsaties van de proceskrachten van het Compressorelement.

Er treden verschillende dynamische problemen op, Zowel in de aandrijving als in het conpressorelement.

Een van deze problemen betreft een axiale excitatie of resonantie van de as van de aandrijving en/of het compressorelement, waarbij de as in de axiale richting zal trillen, Dergelijke axiale verplaatsingen van de assen zullen vooral in de motor optreden, maar ook in het compressorelement kunnen ze problemen veroorzaken, aangezien er zeer strikte toleranties gelden in het compressorelement welke geen of niet veel axiale verplaatsing van de as toelaten.

Voor dit probieem kent men tot op heden niet echt sen goede opiossing.

Typisch zal men zwaardere lagers toepassen, teneinde voldoende stijfheid te hebben en/cË de lagers op regelmatige tijdstippen te vervangen.

Het gebruik van een {flexibele koppeling tussen de aandrijving en het compressorseiement, welke zorgt voor een dynamische ontkoppeling tussen dynanica van de aandrijving en het compressorslement en voor demping van de excitaties of resonanties, vertoont echter enkele nadelen: - de flexibele koppeling vertegenwoordigt een extra bijkomende kost; — de onvang van de tandwieloverbrenging wordt vergroot en er is nood aan extra lagering; en = de flexibele koppeling is gevoelig voor slijtage omdat het flexibel materiaal degradeert over tijd, zodat de flexibeie overbrenging regelmatig vervangen moet worden, Daarom verkiest men in de meeste gevallen toch een zogenaamde directe koppeling, waarbij de flexibele xoppeling wordt weggelaten, en dient men dus uiteindelijk toch de toevlucht Le nemen tot zwaardere lacers en/of het regeimarig vervangen van de lagers.

In de octrociaanvraag BE 2019/5934 wordt gebruik gemaakt van een verbindinaselement dat gemonteerd wordt tussen het lager en de behuizing, dat verschiliende ringen omvat waartussen dempingsmateriaal is aangebracht.

De ringen zijn flexibel en laten een axiale verplaatsin: 3 : toe van het lager, terwijl het denpingsmateriaal de trillingen zal dempen, Een nadeel van deze opiossing, is dat ze vrij omvangrijk is en relatief duur.

De huidige uitvinding heeft tot doel minstens een oplossing te Dieden aan de voornoemde axiale vibraties en andere problemen, en tegelijkertijd een relatief compacte en goedkope oplossing te zijn.

De huidige uitvinding heeft een compressorinrichting als voorwerp met een behuizing en voorzien van minstens één compressoreilement en zen aandrijving voor het compressorelement, met als kenmerk dat alle lagers van minstens eén as in de comoressorinrichting die

A BE2020/5795 geconfigureerd zijn om statisch axiale belasting te dragen met hun statische lagerring axiaal verschuifbaar ten opzichte van de behuizing in de behuizing zijn opgesteld, waarbij al deze voornoemde iagers voorzien zijn van een lagerdemper die minstens een demper omvat, waarbij de statische lagerring kan inwerken op deze demper wanneer de statische lagerring axiaal verschuift in de behuizing, waarbij de voornoemde lagers en ìiagerdenpers zodanig zijn opgesteld dat er minstens twse oppervlakken over elkaar schuiven wanneer de statische lagerring axiaal verschuift ten opzichte van de behuizing.

Met “de statische lagerring kan inwerken op de demper” wordt bedoein dat de lagerring contact zal maken met en een kracht zal uitoefenen op de demper en een dempende kracht zal ondervinden van de demper wanneer de statsiche lagerring axiaal verschuift in de behuizing.

Len voordeel is dat dergelijke lagerdemper en de opstelling ervan voor seen demping zal zorgen van de voornoemde axiale vibraties en tevens een zekere axiale flexibiliteit zal toelaten van het lager en dit alles op een compacte en goedkope manier.

De demper zal zorgen voor een axiale flexibiliteit, terwijl het schuiven van de minstens tLwee oppervlakken tegen of over elkaar voor demping zal zorgen.

Bij voorkeur omvat de lagerdemper tevens een axiaal verschuifbare bus of huls welke in serie tussen de statische Llagerrring en de demper is aangebracht,

N BE2020/5795 | Dit heeft als voordeel dat de oppervlakken van de bus of huls, welke in contact komen met het lager en de demper, gepast vormgegeven kunnen worden zodal ze gepast aansluiten met het lager en de demper. Voor het lager en de demper zal zal men dus geen aangepaste vormgegeving moeten voorzien, maar zal men een standaard beschikbare lager en demper kunnen toepassesn.

Bi) voorkeur betreffen de voornoemde twee oprervlakken een gedeelte van het oppervlak van de behuizing en een gedeelte van het oppervlak van de voornoemde bus of huls, Dit heeft als voordeel dat de groctte van de over elkaar schuivende oppervlakken aangepast kan worden door de bus of huls de geschikte vorm of grootte te geven, zodat op deze manier ook de mate van demping gekozen kan worden. in een praktische uitvoeringsvorm onvat de voornoemde demper een veerelement, zoals bijvoorbeeld een schotelveer, De demper kan echter cp verschillende manieren uitgevoerd worden. Van belang is dat de demper de nodige axiale fiexibiliteit zal toelaten, Bij voorkeur wordt de axiale stijfheid van de demper kleiner gekozen dan de axiale component van de stijfheid van het betreffende lager: K de,ax 5 K l,ax waarbij K de,ax de axiale veerconstante is van de demper en K l,ax de axiale veerconstante is van het lager, De radiale stijfheid van de demper is bij voorkeur van dezelfde grootteorde of groter dan de radiale component van de stijfheid van het lager: A * K l,rad S K de, rad © B * K l,rad, waarbij K de, rad de radiale veerconstante is van de demper en K l,rad de radiale veerconstante is van het lager, waarbij A gelegen is tussen 0,9 en 0,5 en B gelegen is tussen L en 10 en bij voorkeur tussen 3 en 7, De uitvinding betreft ook een inrichting met een behuizing en een daarin aangebrachte roterende as met een lager, met als kenmerk dat het lager met zijn statische lagerring axiaal verschuifbaar ten opzichte van de behuizing in de behuizing is opgesteld, waarbij het lager voorzien is van een lagerdemper die minstens een demper omvat, waarbij de statische lagerring kan inwerken op deze demper wanneer de statische iagerring axiaal verschuift in de behuizing, waarbij het voornoemde lager en de lagerdemper zodanig zijn cpgesteld dat er minstens twee cppervlakken over elkaar schuiven wanneer de statische lagerring axiaal verschuift ten opzichte van de behuizing.

Het spreekt voor zich dat de voordelen dezelfde zullen zijn als deze van de compressorinrichting volgens de uitvinding, 39

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te zonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvorman beschreven van een corpressorinrichting en inrichtinc uitgerust met een lagerdemper volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een doorsnede van een conpressorinrichting volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat in figuur l door F2 is aangeduid. De in figuur 1 schematisch weergegeven doorsnede van een compressorinrichting 1 volgens de uitvinding omvat een behuizing Z met daarin sen compressorelement 3 en een aandrijving 4, Alhoewel de behuizing 2 in dit geval zowel het compressorelement 3 als de aandri3jving 4 omvat, is het niet uitgesloten dat beide een aparte behuizing 2 bezitten, dit wil zeggen eer conpressorelement-behuizing en sen aandrijving-behuizing, welke met elkaar verbonden zijn of aan elkaar gekoppeld zijn.

Alhoewel er in het weergeceven voorbeeld slechts één compressorelement 3 is van het type schroefcompressorsiement 3, is het niet uitgesloten dat er meer compressoreiementen 3 zijn en/of van sen ander type, zoals bijvoorbeeld een tandcoompressorelement, een turbocompressorelement of dergelijke,

R BE2020/5795 Het schroeËÏcompressorelement 3 omvat twee schrosfrotoren 5 welke door middel van hun assen 6 met lagers 7 in de behuizing Z roteerbaar zijn opgesteld.

De aandrijving 4 omvat een motorrotor 8, welke de as 6 van sen schroefrotor 5 zal aandrijven en een motorstator 9. De motorrotor 8 is met zijn as 10 roteerbaar in de behuizing 2 opgesteld door middel van lagers 11, 19 De lagers 11 omvatten een zogenaamde statische lagerring 12, in dit geval de buitenring 12 van de lagers 11, waarmee het lager 11 in de vehuizing 2 is geplaatst. De binnenring 13 is de bewegende lagerring 13 en is rond de as 10 van de motorrotor 8 aangebracht. Deze binnenring 13 zal meedraaien wanneer deze as 10 roteert. Tussen de binnenring 13 en de buitenring 12 zijn zoals bekend rolelementen 14, in dit geval kogels, aangebracht.

Alle lagers 11 van de as 10 van de motorrotor 8 die geconfigureerd zijn om statisch axiale belasting te dragen, zijn volgens de uitvinding met hun statische lagerrina 12 axiaal verschuifbaar ten cpzichte van de behuizing 2 in de behuizing Z opgesteld, 22 Dit wil zeggen dat onder invloed van een axiale kracht, de statische lagerring 12 zich zal verplaatsen ten opzichte van de behuizing 2 in de axiale zin K-X°.

In figuur 2 is één dergelijke lager 11 van de as 10 weergegeven dat statische axiale belasting draagt. Elk lager 11 van deze as 10 dat statische axiale belasting draagt zal op gelijkaardige wijze uitgevoerd zijn.

Verder zijn al deze voornoemde lagers 11 volgens de S uitvinding voorzien van een lagerdemper 15 die minstens een demper 16 omvat.

In dit geval omvat deze demper 16 een vesrelement 17, onder de vorm van een schotelveer.

Het is echter niet uitgesloten dat de demper 16 meerdere veerelementen 17 of schoteiveren omvat of dat de demper 16 een ringvormig element omvat, vervaardigd uit een elastomeer zoals bijvoorbeeld een rubber.

Zoals te zien is in figuur 2, is de demper 16 aangebracht tegen een zich in de radiale richting uitstrekkend vlak 18 van de behuizing 2.

De statische lagerring 12 kan inwerken op deze demper 16 wanneer de statische lagçerring 12 axiaal verschuift in de behuizing Z.

Hiermee wordt bedoeld dat, wanneer de statische lagerring 12 onder invloed van axiale krachten, axlaai verschuift in de behuizing 25 deze lagerring 12 rechtreeks of onrechtstreeks een kracht zal uitoefenen op de demper 16. De opsteliing van het lager 11 en lagerdemper 15 is zodanig dat er minstens twee oppervlakken 19, 20 over elkaar schuiven wanneer de statische lagerring 12 axiaal verschuift Len opzichte van de behuizing 2.

Zoals te zien is in figuur 2, betreffen de voornoemde twee oppervlakken 19, 20 sen gedeelte van het oppervlak 19 van de behuizing Z en een gedeelte van het oppervlak 20 van de statische lagerring 12, In het bijzonder, het gedeelte van de cpperviakte 19 van behuizing 2 dat contact maakt met het betreffende lager il en het buitenoppervlak 20 van de statische laggerring 12, Het dient opgemerkt te worden dat beide voornoemde oppervlakken 19, 20 rechtstreeks met elkaar in fysiek contact staan, zonder dal er een lege ruimte of een ander is materiaal zoals bijvoorbeeld een smeervloeistof tussen belde oppervlakken 19, 20 aanwezig is.

in de weergegeven uitvoeringsvorm, omvat de lagerdemper 15 tevens een aziaal verschuifbare bus of huls 21, 20 Deze bus of huls 21 is in serie tussen de statische lagerring 12 en de demper 16 aangebracht.

zoals te zien is in figuur 2, maakt de bus of huls 21 dus zowel contact met de statische lagerring 12 en met de demper 16, Alhoewel niet noodzakelijk voor de uitvinding, zal in dit geval het buitenoppervlak 22 van de bus of huls 21 contact maken met de behuizing 2.

Dit heeft tot gevolg dat een gedesite van het oppervlak 22 van de bus of huls 21, in het bijzonder in dit geval het buitenopperviak 22 van de bus of huls 21, over een gedeelte van het oppervlak 23 van de behuizing 2 kan schuiven. Merk op dat dit gedeelte van het cppervlak 23 van de behuizing sen ander gedesite is dan het gedeeiîte van het oppervlak 15 van de behuizing 2 dat contact maakt met het buitencppervlak 20 van de statische laggerring 12.

Met andere woorden, in dit geval is de opstelling van het lager 11 en de iacserdemper 15 zodanig dat er vier opperviakkxen 19, 20, 22, 23 zijn welke over elkaar kunnen schuiven wanneer de statische lagerring 12 axiaal verschuift ten opzichte van de behuizing 2: « het buitenopperviak 20 van de statische lagerring 12 en het corresponderende gedeelte van het oppervlak 19 van de behuizing 2, — het buitenoppervlak 22 van de bus of huls 21 en het corresponderende gedecite van het oppervlak 23 van de behuizing 2. Alhoewel de bus of huls 21 in het weergegeven voorbeeld een afzonderlijk onderdeel is, is het niet uitgesloten dat deze deel uitmaakt van het betreffende lager 11.

De werking van de compressorinrichting Ìl is zeer eenvoudig en ais volgt.

Tijdens de werking van de compressorinrichtino 1, zal de aandrijving 4 het compressorelement 3 aandrijven, waarbij de motorrotor 8 de as 5 van een schroefrotor 5 zal aandrijven.

De Sschroefrotoren 5 zullen oo hun beurt samenwerkend 3 roteren en op de gekende wijze gas comprimeren. Tijdens de werking van de compressorinrichting 1 zuilen er axiale vibraties of trillingen optreden, waarbij de as van de motorrotor 8 zal bewegen in axiale richting ZX". 18 Als gevolg hiervan zal het lager 1l en de vocrnoemde bus of huls 21 bewegen volgens de nijl € in figuur 2. Door de verschuiving zullen de voornoemde oppervlakken 15, 20, 22, 23 over elkaar schuiven, waardoor er wrijving zal optreden. Deze wrijving zal een dempende kracht opwekken, waardoor de axiale vibraties gedempt zulien worden, aangezien de krachten zullen worden opgevangen door de wrijving. Het lager 11 zelf zal veel kleinere axiale krachten en svanningen ondervinden, aangezien het grootste gedeelte hiervan opgevangen wordt door de lagerdemper 15.

Bovendien zal de axiale verplaatsing van de as 10 van de motorrotor &, ten gevoige van de voornoemde trillingen, hierdoor beperkt kunnen worden door de juiste keuzen van de stijfheid en de dempingseigenschappen van de demper 16 aangezien verhinderd wordt dat de trillingen zich verder

Kunnen propageren in de aandrijving ê en net compressorelement 3, Zodoende worden problemen als gevolg van deze axiale trillingen en de axiale verplaatsing van de as 10 van de motorrotor 8 verderop in de compressorinrichting 1 vermeden, Alhoewel in het hierboven beschreven en weercegeven 18 voorbeeld, de lagers 11 van de as 10 van de motorrotor 8 voorzien zijn van een Jlagerdemner 15, is het miet uitgesloten dat alle lagers van een anders as van de compressorinrichting 1 welke statisch axiale belasting dragen, voorzien zijn van een lagerdemper 15.

Alhoewel in de hierboven weergegeven en beschreven voorbeelden steeds sprake is van sen compressorinrichting 1, kan de uitvinding ook toegepast worden in andere inrichtingen, waasrin zich een roterende as 10 bevindt welke gedragen wordt door, of, gemonteerd is in de machine door middel van, een lager 11, De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een compressorinrichting er inrichting uitgerust met een lagerdenper volgens de uitvinding kunnen in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden,

Claims (7)

4 à BE2020/5795 Conclusies.

1.- Compressorinrichting met een behuizing {2} en voorzien S van minstens één compressorelement (3) en een aandrijving {4} voor het compressorelement (3), daardoor gekenmerkt dat alle lagers {113 van minstens één as {10} in de compressorinrichting {1} die geconfigureerd zijn om statisch axiale belastino te dragen met hun statische il lagerring (12) axiaal verschuifbaar ten opzichte van de behuizing {2) in de behuizing (2} zijn opgesteld, waarbij al deze voornoemde lagers (11) voorzien zijn van een lagerdemper (15) die minstens een demper (16) omvat, waarbij de statische lagering {12} kan inwerken op deze demper (16) wanneer de statische lagerring {12} axiaal verschuift in de behuizing (2), waarbij de voornoemde lagers (11) en lagerdempers {15} zodanig zijn opgesteld dat er minstens twee oppervlakken (19, 20, 22, 23) over elkaar schuiven wanneer de statische iagerring (12) axiaal verschuift ten opzichte van de behuizing (2).

2.7 Compressorinrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde twee oppervlakken (19, 20) een gedeelte van het oppervlak 419} van de behuizing {2} betreffen en sen gedesite van het oppervlak {20} van de statische iagerring {12).

3. Compressorinrichting volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt. dat de lagerdemper {15} tevens een axiaal / verschuifbare bus of huls {21} omvat welke in serie tussen de statische = lagerring {12} en de demper {16} is aangebracht.

è,- Compressorinrichting volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat dat de voornoemde twes oppervlakken {22, 23) een gedeelte van het cppervlak (23) van de behuizing (2) en een gedeelte van het cppervlak (22) van de voornoemde bus of huls (21) betreffen.

5.- Compressorinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoende demper (16) een veerselement (17), zoals bijvoorbeeld schotelveer, omvat.

6. Ccmpressorinrichting volgens één van de voorgaande conciusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde demper (16) een ringvormig element omvat, vervaardigd uit een elastomeer,

7. inrichting met een behuizing {2} en een daarin aangebrachte roterende as (10) met een lager (11), daardoor gekenmerkt dat het lager (11) met zijn statische lagerring {12} axiaal verschuifbaar ten opzichte van de behuizing {2} in de behuizing {2} is opgesteld, waarbij het lager (11} voorzien is van een iagerdemper (15) die minstens een demper {16} omvat, waarbij de statische lagerring (12) kan inwerken op deze demper {16} wanneer de statische lacerring (12) axlaal verschuift in de behuizing (2), waarbij het voornoemde lager (11) en de lagerdemper {15} zodanig zijn opgesteld dat er minstens twee oppervlakken (19, 20) over elkaar schuiven wanneer de statische lagerring (17) axiaal verschuift ten opzichte van de behuizing (2).