BE1010426A3

BE1010426A3 - Werkwijze voor het vervaardigen van een spiraalcompressor.

Info

Publication number: BE1010426A3
Application number: BE9600645A
Authority: BE
Inventors: Francis Jean Louis Arm Coppens; Keyser Hans De
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 1996-07-16
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 1998-07-07

Abstract

Werkwijze voor het vervaardigen van een spiraalcompressor die in hoofdzaak bestaat uit een stator (1) met een basisplaat (3) en een minstens een zijde ervan een erop staande spiraal (4) die zich in spiraalvorm uitstrekt en uit een rotor (2) die eveneens een basisplaat (5) bevat en aan de zijde van voornoemde spiraal (4) een met deze spiraal (4) van de stator (1) samenwerkende spiraal (6) die zich in spiraalvorm op de laatstgenoemde basisplaat (5) uitstrekt, daardoor gekenmerkt dat de flank van minstens één spiraal (4 of 6) wordt bekleed met een onvervormbare maar niet sterk slijtvaste laag (17) op zulkdanige manier dat de speling tussen de spiralen (4 en 6) nul of negatief is en door het afslijten tijdens een inloopperiode de speling in radiale richting tot nagenoeg nul wordt herleid.

Description

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

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.

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 ;

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.

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.

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

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.

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.

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.

Claims

Conclusies.

1. - Werkwijze voor het vervaardigen van een spiraalcompressor die in hoofdzaak bestaat uit een stator (1) met een basisplaat (3) en aan minstens een zijde ervan een erop staande spiraal (4) die zieh in spiraalvorm uitstrekt en uit een rotor (2) die eveneens een basisplaat (5) bevat en aan de zijde van voornoemde spiraal (4) een met deze spiraal (4) van de stator (l) samenwerkende spiraal (6) die zieh in spiraalvorm op de laatstgenoemde basisplaat (5) uitstrekt, daardoor gekenmerkt dat de flank van minstens een spiraal (4 of 6) wordt bekleed met een onvervormbare maar niet sterk slijtvaste laag (17) op zulkdanige manier dat de speling tussen de spiralen (4 en 6) nul of negatief is en door het afslijten tijdens een inloopperiode de speling in radiale richting tot nagenoeg nul wordt herleid.

2.- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat als onvervormbare niet sterk slijtvaste laag (17) een laag van een polymeer wordt aangebracht.

3.-Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat een laag (17) wordt aangebracht die voorzien is van een vulstof zoals polytetrafluorethyleen.

4.-Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de laag (17) op beide flanken van de spiraal (4 of 6) van de stator (1) of de rotor (2) wordt aangebracht.

5.-Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 3, daardoor gekenmerkt dat de laag (17) op beide flanken van <Desc/Clms Page number 11> beide spiralen (4 en 6) wordt aangebracht zowel van de stator (1) als van de rotor (2).

6.-Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de laag (17) wordt 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 (17).

7.-Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de laag (17) aangebracht wordt na afwerking van het compressorelement, namelijk de rotor (2) of de stator (1).

8.-Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 6, daardoor gekenmerkt dat de laag (17) wordt aangebracht op het onbewerkte, nauwkeurig gegoten compressorelement, namelijk de stator (1) of de rotor (2).

9.-Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat tijdens het vervaardigen op een analoge manier als het verminderen van de radiale speling ook de axiale speling verminderd wordt, namelijk door ook een onvervormbare maar niet sterk slijtvaste laag (17) naast de spiraal (4 of 6) aan te brengen op de zijde van de basisplaat (3 of 5) van de rotor (2) en/of van de stator (1).

10.-Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat tijdens het vervaardigen op een analoge manier als het verminderen van de radiale speling ook de axiale speling verminderd wordt, namelijk door ook een onvervormbare maar niet sterk slijtvaste laag (17) aan <Desc/Clms Page number 12> te brengen op de uiterste rand van minstens één van de spiralen (4 en 6).