<Desc/Clms Page number 1>
Werkwijze voor het vervaardigen van een spiraalcompressor.
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een spiraalcompressor die in hoofdzaak bestaat uit een stator met een basisplaat en aan minstens een zijde ervan een erop staande spiraal die zieh in spiraalvorm uitstrekt en uit een rotor die eveneens een basisplaat bevat en aan de zijde van voornoemde spiraal een met deze spiraal van de stator samenwerkende spiraal die zieh in spiraalvorm op de laatstgenoemde basisplaat uitstrekt.
In een olievrije spiraalcompressor wordt de interne lek vooral beïnvloed door de radiale speling tussen de rotor en de stator en, indien er geen axiale afdichtingen aanwezig zijn, ook door de speling tussen de afdichting op de rand van de spiralen en de basisplaat waartegenover ze bewegen.
De minimale inbouw spelingen hangen af van de toleranties op de onderdelen, de vervormingen door de bedrijfstemperatuur en de gaskrachten. Wanneer de rotor en de stator van metaal zijn, zoals meestal het geval is, zal een metallisch contact van de spiralen met elkaar beschadiging kunnen veroorzaken.
Om deze speling tot een minimum te beperken, is het uit JP-A-5-106402 bekend de stator of de rotor van kunsthars te vervaardigen terwijl het oppervlak van de stator en/of de rotor met een laag bekleed wordt die vervorming toelaat, bijvoorbeeld een poly-silazaan of dergelijke.
Als onvervormbare niet sterk slijtvaste laag kan een deklaag aangebracht worden, samengesteld uit een of
<Desc/Clms Page number 2>
meerdere componenten. Voorbeelden hiervan zijn organische harsen, polymeerverbindingen die eventueel van vulstoffen voorzien zijn (bijvoorbeeld polytetrafluorethyleen, grafiet, koolstof, enzovoort).
In veel gevallen is het gebruik van kunststofonderdelen in een compressor niet gewenst.
De uitvinding heeft een werkwijze voor het vervaardigen van een spiraalcompressor als doel die deze en andere nadelen niet vertoont, waarbij dus zowel de stator als de rotor van metaal vervaardigd worden maar interne lekken door speling tussen de stator en de rotor tot een minimum worden herleid.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de flank van minstens één spiraal van de stator en/of de rotor wordt bekleed met een onvervormbare maar niet sterk slijtvaste laag op zulkdanige manier dat de speling tussen de spiralen nul of negatief is en door het afslijten tijdens een inloopperiode de speling in radiale richting tot nagenoeg nul wordt herleid.
Als alternatief kunnen eveneens twee-componenten systemen gebruikt worden die drogen aan de lucht.
Als onvervormbare niet sterk slijtvaste laag kan een laag van een fluorkoolwaterstof polymeer of dergelijke worden aangebracht.
Deze laag kan op beide flanken van de spiraal van de rotor of van de stator worden aangebracht of kan op beide flanken worden aangebracht zowel van de stator als van de rotor.
<Desc/Clms Page number 3>
In het laatste geval volstaat een dikte van de laag die de helft is van de dikte in het eerste geval.
De laag kan worden aangebracht door dompelen in een suspensie van deeltjes in een solvent of het spuiten van een dergelijke suspensie, gevolgd door het drogen respectievelijk bakken van de laag.
De laag kan aangebracht worden na afwerking van het compressorelement, namelijk de rotor of de stator, of op het onbewerkte, nauwkeurig gegoten compressorelement.
In het eerste geval worden de compressorelementen vervaardigd en afgewerkt op de normale eindmaat, dit is met de gebruikelijke speling waarna de laag wordt aangebracht.
Een nabewerking van de aangebrachte laag is niet nodig.
In het tweede geval kan de aangebrachte laag een eventuele coniciteit van de te bekleden spiraal corrigeren.
Tijdens het vervaardigen kan op een analoge manier als het verminderen van de radiale speling ook de axiale speling verminderd worden, namelijk door ook een onvervormbare maar niet sterk slijtvaste laag naast de spiraal aan te brengen op de zijde van de basisplaat van de rotor en/of de stator.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter enkele voorkeuruitvoeringen weergegeven van een spiraalcompressor vervaardigd volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 een doorsnede weergeeft van een spiraal- compressor vervaardigd volgens de uitvinding ;
<Desc/Clms Page number 4>
figuur 2 op grotere schaal het gedeelte weergeeft van de spiraalcompressor van figuur 1 dat is aangeduid met F2 ; figuren 3 tot 5 het gedeelte van figuur 2 weergeven maar met betrekking tot varianten van de uitvinding ; figuur 6 op nog grotere schaal een gedeelte van figuur
5 weergeeft ; figuur 7 een gedeelte analoog aan dit van figuur 6 weergeeft maar van een nog andere uitvoeringsvorm van de uitvinding.
De spiraalcompressor weergegeven in de figuren bestaat uit een stator 1 en een daarin opgestelde rotor 2, waarbij de stator 1 in hoofdzaak bestaat uit een basisplaat 3 en een erop staande spiraal 4 die zieh volgens een spiraal uitstrekt terwijl de rotor 2 eveneens in hoofdzaak bestaat uit een basisplaat 5 en een spiraal 6 die zieh aan de zijde van de spiraal 4 van de stator 1 in spiraal uitstrekt.
De rotor 2 is door middel van een cylindrisch rollager 7 gelagerd op een as 8 die excentrisch staat op een hoofdas 9 die door middel van lagers 10 gelagerd is in een behuizing 11 waarop de stator 1 is bevestigd.
Tussen de behuizing 11 en de rotor 2 zijn nog één of meer krukassen 12 aangebracht die gelagerd zijn, enerzijds, in een lager 13 in de behuizing 11 en, anderzijds, in een excentrisch ten opzichte ervan gelegen lager 14 in de rotor 2.
Om deze spiraalcompressor te vervaardigen, worden eerst de compressorcomponenten gevormd door de stator 1 en de rotor 2 te gieten in aluminium.
<Desc/Clms Page number 5>
De stator 1 en de rotor 2 worden volledig afgewerkt tot op eindmaat, met op de vrije rand van de spiralen 4 en 6 een groef 1S voor een afdichtingsstrook 16.
Bij deze afwerking blijft er dus een speling tussen de spiralen 4 en 6 bestaan. Deze speling wordt gevormd door een kleine afstand tussen de naar elkaar gerichte flanken van deze spiralen 4 en 6 op de plaats waar ze het dichtst bij elkaar gelegen zijn.
Beide flanken van de spiraal 6 van een van de compressorelementen, in het gegeven voorbeeld de rotor 2, worden bekleed met een laag 17 die onvervormbaar is maar niet sterk bestand is tegen slijtage, zoals weergegeven in figuur 2.
Deze laag is bijvoorbeeld uit een polymeer vervaardigd die eventueel voorzien is van een vulstof zoals polytetrafluorethyleen.
Ze wordt aangebracht door het dompelen van de spiraal 4 in een suspensie van het polymeer in een solvent, waarna de laag 17 gedroogd wordt bij ongeveer 150 C en vervolgens gebakken bij ongeveer 220oC.
De laag 17 kan ook in twee keer aangebracht worden, namelijk eerst een eerste laagje en na het drogen een tweede laagje.
In een variante van de werkwijze wordt de laag 17 in een of meer keren aangebracht door spuiten in plaats van door dompelen.
<Desc/Clms Page number 6>
De laag 17 wordt aangebracht met een dikte die gelijk is aan en bij voorkeur iets groter is dan de theoretische radiale speling tussen stator 1 en rotor 2 en is meestal ongeveer 0, 1 mm. De laag 17 wordt over nagenoeg de volledige hoogte van de spiraal 4 aangebracht.
Een nabewerking van de laag 17 is mogelijk maar niet noodzakelijk.
Deze laag 17 zal tijdens de inloopfase van de spiraalcompressor, onder invloed van verandering van de radiale speling tengevolge van de bedrijfsomstandigheden, afslijten totdat de werkelijke radiale speling nul is.
Dit brengt een vermindering van de inwendige lekken en dus een verbetering van het rendement met zich mee.
In een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze worden zowel de flanken van de spiraal 4 van de stator 1 als de flanken van de spiraal 6 van de rotor 2 met een laag 17 bekleed, zoals weergegeven in figuur 3.
De dikte van de lagen 17 is dan de helft van de dikte in de vorige uitvoeringsvorm, hetgeen in sommige gevallen het aanbrengen kan vergemakkelijken.
Op analoge manier als hiervoor beschreven, kan ook gelijktijdig de axiale speling verminderd worden.
Dit kan op twee manieren.
Volgens een eerste manier wordt de binnenzijde van de basisplaat 3 of 5 van de stator 1 of van de rotor 2 op dezelfde manier als de spiraal 4 eveneens met een laag 17
<Desc/Clms Page number 7>
bekleed, bij voorkeur de basisplaat van het compressorelement waarvan de spiraal bekleed is, zoals weergegeven in figuur 4.
De dikte van deze laag is gelijk aan of iets groter dan de theoretische axiale speling.
Volgens de tweede manier wordt de uiterste rand met de groef 1S van de spiraal 4 of 6 met een dergelijke laag 17. bekleed, zoals weergegeven in figuur 5.
Deze twee manieren kunnen gecombineerd worden en de laag 17 kan over het volledige oppervlak van een zijde van de stator 1 of de rotor 2 doorlopen en dus zowel op de flanken van de spiraal 4 of 6 als op de rand ervan en op de basisplaat 3 of 5, eventueel met verschillende diktes aangebracht zijn, zoals weergegeven in figuur 6.
Daarbij kan de laag 17 op de flanken de coniciteit van de spiraal 4 of 6 die bij het gieten van de stator 1 of de rotor 2 ontstaat, corrigeren.
Door het beperken van de axiale speling wordt de interne lek over de uiterste rand van een spiraal 4 of 6 verminderd.
Daarenboven kan bij sommige materialen voor de laag 17 de slijtage van de afdichtingstrook 16 kleiner zijn.
In de plaats van eerst de stator 1 of de rotor 2 af te werken en dan de laag 17 aan te brengen, kan de voornoemde laag 17 op het nog onbewerkte, maar wel nauwkeurig gegoten compressorelement aangebracht worden.
<Desc/Clms Page number 8>
In deze uitvoeringsvorm van de werkwijze verdient het de voorkeur dat een laag 17 zowel op de stator 1 als op de rotor 1 aangebracht wordt en zowel op de flanken van de spiralen 4 en 6.
De dikte van de laag 17 dient ongeveer 1 mm te zijn en na het uitharden van de laag 17 worden de stator 1 en/of de rotor 2 met een bepaalde overmaat bewerkt zodanig dat er nog een negatieve speling tussen de stator 1 en de rotor 2 zowel radiaal als axiaal overblijft.
Door het inlopen van de spiraalcompressor wordt deze speling door afslijten van de laag 17 tot ongeveer nul herleid, hetgeen een optimale afdichting tussen de stator 1 en rotor 2 oplevert.
Voornoemde nabewerking kan het aanbrengen van de groef 15 bevatten waarbij dan een compressorelement zoals weergegeven in figuur 6 wordt verkregen.
Bij voorkeur wordt de groef 15 evenwel gevormd of aangebracht vooraleer de laag 17 aangebracht wordt en wordt dus ook deze groef met de laag 17 bekleed. Na de eindnabewerking blijft nog een gedeelte van de laag 17 in de groef 15 over zoals weergegeven in figuur 7.
Het nabewerken na het aanbrengen van de laag 17 biedt het voordeel dat deze nabewerking gemakkelijker is aangezien het relatief zachte materiaal van de laag 17 gemakkelijker te bewerken is dan aluminium.
Een oppervlaktebehandeling zoals het hardanodiseren kan achterwege blijven.
<Desc/Clms Page number 9>
In alle uitvoeringsvormen wordt een kleinere interne lek en dus een beter rendement verkregen.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke werkwijze voor het vervaardigen van een spiraalcompressor kan in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
Method of manufacturing a spiral compressor.
The present invention relates to a method of manufacturing a spiral compressor consisting essentially of a stator with a base plate and on at least one side thereof a spiral on it extending in spiral form and of a rotor also containing a base plate and the side of said spiral a spiral co-operating with this spiral of the stator and extending in spiral form on the latter base plate.
In an oil-free spiral compressor, the internal leak is mainly affected by the radial clearance between the rotor and the stator and, if no axial seals are present, also by the clearance between the seal on the edge of the coils and the base plate against which they move.
The minimum installation clearances depend on the tolerances on the parts, the deformations due to the operating temperature and the gas forces. When the rotor and stator are metal, as is usually the case, a metallic contact of the coils with each other may cause damage.
To minimize this play, it is known from JP-A-5-106402 to manufacture the stator or rotor from synthetic resin while coating the surface of the stator and / or the rotor to allow deformation, for example a polysilazane or the like.
As a non-deformable non-highly wear-resistant layer, a covering layer can be applied, composed of one or
<Desc / Clms Page number 2>
multiple components. Examples of these are organic resins, polymer compounds optionally provided with fillers (e.g. polytetrafluoroethylene, graphite, carbon, etc.).
In many cases, the use of plastic parts in a compressor is not desirable.
The object of the invention is a method for manufacturing a spiral compressor which does not exhibit these and other disadvantages, whereby both the stator and the rotor are thus made of metal, but internal leaks are minimized by clearance between the stator and the rotor.
This object is achieved according to the invention in that the flank of at least one spiral of the stator and / or the rotor is coated with an undeformable but not highly wear-resistant layer in such a way that the play between the spirals is zero or negative and by wear during the run-in period, the play in radial direction is reduced to virtually zero.
Alternatively, two-component systems that air dry can also be used.
As a non-deformable non-highly wear-resistant layer, a layer of a fluorocarbon polymer or the like can be applied.
This layer can be applied to both flanks of the spiral of the rotor or of the stator or can be applied to both flanks of both the stator and the rotor.
<Desc / Clms Page number 3>
In the latter case, a thickness of the layer that is half the thickness in the former is sufficient.
The layer can be applied by dipping a suspension of particles in a solvent or spraying such a suspension, followed by drying or baking the layer, respectively.
The layer can be applied after finishing the compressor element, namely the rotor or stator, or on the raw, precisely cast compressor element.
In the first case, the compressor elements are manufactured and finished to the normal gauge, this is with the usual clearance after which the layer is applied.
Post-processing of the applied layer is not necessary.
In the second case, the applied layer can correct any conicity of the coil to be coated.
During manufacturing, in an analogous way, such as reducing the radial play, the axial play can also be reduced, namely by also applying an undeformable but not highly wear-resistant layer next to the spiral on the side of the base plate of the rotor and / or the stator.
With the insight to better demonstrate the features of the invention, some preferred embodiments of a spiral compressor manufactured according to the invention are shown below, without any limitation, with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 shows a cross section of a spiral compressor manufactured according to the invention;
<Desc / Clms Page number 4>
Figure 2 shows on a larger scale the part of the spiral compressor of Figure 1 indicated by F2; Figures 3 to 5 represent the portion of Figure 2 but with respect to variants of the invention; figure 6 is a part of figure on an even larger scale
5; figure 7 represents a part analogous to that of figure 6 but of yet another embodiment of the invention.
The spiral compressor shown in the figures consists of a stator 1 and a rotor 2 disposed therein, wherein the stator 1 mainly consists of a base plate 3 and an upright spiral 4 which extends according to a spiral while the rotor 2 also substantially consists of a base plate 5 and a spiral 6 extending in spiral on the side of the spiral 4 of the stator 1.
The rotor 2 is mounted by means of a cylindrical roller bearing 7 on a shaft 8 which is eccentric on a main shaft 9 which is supported by bearings 10 in a housing 11 on which the stator 1 is mounted.
Between the housing 11 and the rotor 2, one or more crankshafts 12 are mounted, which bearings, on the one hand, in a bearing 13 in the housing 11 and, on the other hand, in an eccentrically located bearing 14 in the rotor 2.
To manufacture this spiral compressor, first the compressor components are formed by casting the stator 1 and the rotor 2 in aluminum.
<Desc / Clms Page number 5>
The stator 1 and the rotor 2 are completely finished to final dimension, with a groove 1S for a sealing strip 16 on the free edge of the spirals 4 and 6.
With this finish, a clearance between the spirals 4 and 6 therefore remains. This clearance is formed by a small distance between the facing flanks of these spirals 4 and 6 where they are closest to each other.
Both flanks of the coil 6 of one of the compressor elements, in the given example the rotor 2, are coated with a layer 17 which is not deformable but is not very resistant to wear, as shown in figure 2.
This layer is made, for example, from a polymer, which optionally is provided with a filler such as polytetrafluoroethylene.
It is applied by immersing the spiral 4 in a suspension of the polymer in a solvent, after which the layer 17 is dried at about 150 ° C and then baked at about 220 ° C.
The layer 17 can also be applied twice, namely first a first layer and after drying a second layer.
In a variant of the method, the layer 17 is applied one or more times by spraying rather than by dipping.
<Desc / Clms Page number 6>
The layer 17 is applied with a thickness equal to and preferably slightly greater than the theoretical radial clearance between stator 1 and rotor 2 and is usually about 0.1 mm. The layer 17 is applied over almost the entire height of the spiral 4.
Post-processing of the layer 17 is possible but not necessary.
During the run-in phase of the spiral compressor, this layer 17 will wear off under the influence of the change in radial clearance due to the operating conditions until the actual radial clearance is zero.
This entails a reduction of the internal leaks and thus an improvement in the efficiency.
In another embodiment of the method, both the flanks of the spiral 4 of the stator 1 and the flanks of the spiral 6 of the rotor 2 are coated with a layer 17, as shown in figure 3.
The thickness of the layers 17 is then half the thickness in the previous embodiment, which in some cases can facilitate application.
In an analogous manner as described above, the axial play can also be reduced simultaneously.
This can be done in two ways.
According to a first way, the inside of the base plate 3 or 5 of the stator 1 or of the rotor 2 is also coated with a layer 17 in the same way as the spiral 4
<Desc / Clms Page number 7>
coated, preferably the base plate of the coil-mounted compressor element, as shown in Figure 4.
The thickness of this layer is equal to or slightly greater than the theoretical axial clearance.
According to the second way, the outer edge with the groove 1S of the spiral 4 or 6 is coated with such a layer 17. as shown in figure 5.
These two ways can be combined and the layer 17 can extend over the entire surface of one side of the stator 1 or the rotor 2 and thus on the flanks of the coil 4 or 6 as well as on its edge and on the base plate 3 or 5, optionally with different thicknesses, as shown in figure 6.
The layer 17 on the flanks can thereby correct the conicity of the spiral 4 or 6, which is created when casting the stator 1 or the rotor 2.
By limiting the axial play, the internal leak over the extreme edge of a coil 4 or 6 is reduced.
In addition, with some materials for the layer 17, the wear of the sealing strip 16 may be less.
Instead of first finishing the stator 1 or the rotor 2 and then applying the layer 17, the aforementioned layer 17 can be applied to the as yet unprocessed, but precisely cast compressor element.
<Desc / Clms Page number 8>
In this embodiment of the method, it is preferable that a layer 17 is applied to both the stator 1 and the rotor 1 and both on the flanks of the spirals 4 and 6.
The thickness of the layer 17 should be about 1 mm and after the layer 17 has hardened, the stator 1 and / or the rotor 2 are processed with a certain excess, so that there is still a negative clearance between the stator 1 and the rotor 2 both radial and axial.
By running in the spiral compressor, this play is reduced to about zero by wearing off the layer 17, which results in an optimal sealing between the stator 1 and rotor 2.
The aforementioned finishing operation may comprise the provision of the groove 15, whereby a compressor element as shown in figure 6 is then obtained.
Preferably, however, the groove 15 is formed or provided before the layer 17 is applied, and this groove is thus also coated with the layer 17. After the finishing operation, a part of the layer 17 remains in the groove 15 as shown in figure 7.
Finishing after application of the layer 17 offers the advantage that this finishing is easier since the relatively soft material of the layer 17 is easier to process than aluminum.
A surface treatment such as hard anodizing can be omitted.
<Desc / Clms Page number 9>
In all embodiments, a smaller internal leak and thus a better efficiency is obtained.
The present invention is by no means limited to the embodiments described above and shown in the figures, but such a method for manufacturing a spiral compressor can be realized in different variants without departing from the scope of the invention.