<Desc/Clms Page number 1>
Oliegeïnjecteerd schroefcompressorelement.
Deze uitvinding heeft betrekking op een oliegeïnjecteerd schroefcompressorelement dat een behuizing bevat waarbinnen een rotorkamer is gevormd die voorzien is van een inlaat en een uitlaat en waarin twee rotoren wentelbaar opgesteld zijn, waarbij elke rotor een lichaam bevat en aan weerszijden daarvan door een as in minstens één lager in de behuizing gelagerd is, waarbij de as van elk van de rotoren aan de zijde van de uitlaat, tussen het rotorlichaam en het lager, daar waar deze as doorheen een opening in de behuizing steekt, een groef bevat voor het opvangen van olie, die via minstens één kanaal in verbinding staat met een olietoevoersysteem dat op de rotorkamer uitgeeft voor de injectie van olie op de injectiedruk.
Deze olie, die via een olietoevoersysteem in de rotorkamer ingespoten wordt, heeft een drieledige functie : door opname van een groot gedeelte van de compressiewarmte, afdichting tussen de rotoren en smering van rotoren en lagers.
Olie die meestal via een inwendig kanaal aan voornoemde groef in de as aan de uitlaatzijde toegevoerd wordt, wordt eerst als drukbarrière aangewend tegen mogelijke lekken van warme olie en warme lucht uit de compressiekamer die zonder deze groef langs de as naar de lagers zouden stromen. De aan de groef toegevoegde olie baant zich een weg tussen de as en de opening in de behuizing, waardoor deze as steekt om vervolgens de lagers te smeren.
<Desc/Clms Page number 2>
Bij ééntraps oliegeïnjecteerde schroefcompressoren blijkt deze manier van oliesmering zeer doeltreffend te werken.
Bij tweetraps- of meertraps-schroefcompressoren is dit wat betreft de smering van de lagers aan de uitlaatzijde van het hogedruk-compressorelement veel minder het geval.
Omwille van een hoge gemiddelde druk tussen het rotorkopvlak en het kopvlak van het lagerhuis aan de zijde van de uitlaat is de oliedrukbarrière, gevormd door de groef van de as, niet meer in staat om lekken uit de rotorkamer afdoende tegen te houden.
Het gevolg daarvan is dat de olie die aangevoerd wordt naar de groef, vermengd wordt met hete olie uit de rotorkamer, zodat de relatief koudere olie in de oliegroef met 10 tot 15 C wordt opgewarmd en daardoor de uitlaatlagers gesmeerd worden met warmere en dus dunnere olie, wat de levensduur van de lagers negatief beïnvloedt.
Bovendien stijgt, door lekken van warme lucht uit de rotorkamer, het luchtvolume in de smeerolie tot ongeveer 80%. Dit heeft een minder goede bevochtiging van de contactvlakken (de loopbanen, de rolelementen) van de lagers en een minder goede koeling van de lagers door slechtere warmteoverdracht tot gevolg. Daarenboven, kunnen luchtbellen geen EHD (elasto-hydro-dynamische) film opbouwen, zodat ook daardoor in het lager dunnere oliefilmen ontstaan.
De huidige uitvinding heeft een oliegeïnjecteerd schroefcompressorelement als doel die deze nadelen niet
<Desc/Clms Page number 3>
vertoont en, ook wanneer het deel uitmaakt van een hogedruktrap, laat een uitstekende lagersmering aan de uitlaatzijde toe.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de as van elk van de rotoren, aan de uitlaatzijde, tussen de rotorkamer en de voornoemde groef, van minstens een tweede groef is voorzien die, eveneens via minstens één kanaal, in verbinding staat met een plaats in de rotorkamer waar, tijdens de normale werking, de druk lager is dan de injectiedruk.
Doordat een tweede groef is aangebracht, die via een kanaal in verbinding staat met de rotorkamer, wordt voorkomen dat warme olie en warm gas uit de rotorkamer zich vermengen met de relatief koudere olie in de voornoemde eerste groef of oliegroef. Zodoende worden de hoger vermelde nadelige effecten vermeden. Deze tweede groef vervult dan de functie van opvanggroef voor lekken.
Bij voorkeur staat de tweede groef in verbinding met een plaats in de rotorkamer waar, tijdens de normale werking, de druk dichter bij de inlaatdruk is gelegen dan bij de uitlaatdruk.
Door in verbinding te staan met een plaats die ook aan deze voorwaarde voldoet, wordt verzekerd dat de druk op deze plaats lager ligt dan de injectiedruk voor uiteenlopende waarden van de uitlaatdruk en wordt de werking van de twee groeven ook nog verzekerd bij lage uitlaatdrukken.
<Desc/Clms Page number 4>
Bij voorkeur is het inwendig kanaal dat de tweede groef met de rotorkamer verbindt, zodanig gekalibreerd dat bij werking de druk in de tweede groef iets lager is dan de druk in de andere groef.
Op die manier wordt het lek van warme olie en gas naar de eerste groef of oliegroef zoveel mogelijk beperkt en wordt bovendien het verlies aan opbrengst verwaarloosbaar klein.
In een bijzondere uitvoeringsvorm geeft voornoemd tweede kanaal, dat met de rotorkamer in verbinding staat, op deze rotorkamer uit via een plaats die in het kopvlak, op een afstand van de uitlaat, gelegen is.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna als voorbeeld zonder beperkend karakter een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een oliege- ïnjecteerd schroefcompressorelement volgens de uitvinding beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin :
Figuur 1 schematisch een hogedruk schroefcompressor- element volgens de uitvinding in een oliegeïnjecteerde meertrapscompressor weergeeft; figuur 2 een doorsnede weergeeft volgens de lijn II-II in figuur 1; figuur 3 op grotere schaal een doorsnede weergeeft volgens de lijn III-III in figuur 1.
In figuur 1 is schematisch een hogedruktrap weergegeven van een oliegeïnjecteerde meertraps-schroefcompressor. Deze
<Desc/Clms Page number 5>
hogedruktrap bestaat in hoofdzaak uit een compressorelement 1 dat onder tussenkomst van tandwielen 2A aangedreven wordt door een motor 2, een aanzuigleiding 3 waarmee het op de uitgang van de niet in de figuur 1 weergegeven lagedruktrap aansluit, een persleiding 4 waarin een gas-olieafscheider 5 opgesteld is en een olietoevoersysteem 6 voor het injecteren van olie, die op de gas-olieafscheider 5 aansluit en waarin een oliekoeler 7 is opgesteld.
Zoals weergegeven in de figuren 2 en 3, bevat het compressorelement 1 een behuizing 8 waarin een rotorkamer 9 is gevormd, waarin twee rotoren 10A en 10B in elkaar aangrijpen. Aan de uitlaatzijde is deze rotorkamer 9 begrensd door een kopvlak 11.
De aanzuigleiding 3 mondt via een inlaat 12 op een uiteinde in de rotorkamer 9 uit. Op het andere uiteinde van de rotorkamer 9 mondt de persleiding 4 via een uitlaat 13 in deze rotorkamer 9 uit.
Zoals in het bijzonder in figuur 3 weergegeven is, bevatten de rotoren 10A en 10B elk een schroefvormig rotorlichaam 15 en zijn ze aan weerszijden van dit rotorlichaam door een as 14 in de behuizing 8 gelagerd. Aan de inlaatzijde zijn de assen 14 gelagerd in radiale lagers 16 en aan de zijde van de uitlaat 13 zijn de assen 14 gelagerd in radiale lagers 16 en axiale lagers 17. Tussen de rotorkamer 9 en de lagers 16, respectievelijk 17, steken de assen 14 doorheen openingen 18 in de behuizing 8.
<Desc/Clms Page number 6>
Beide rotoren 10A en 10B bevatten aan de uitlaatzijde, daar waar hun respectievelijke assen 14 doorheen openingen 18 in de behuizing 8 steken, een eerste groef 19 voor het opvangen van olie. Een eerste kanaal 20 dat zich in de behuizing 8 uitstrekt, verbindt deze groef 19 met een oliekamer 6A in het olietoevoersysteem 6.
Nog aan de uitlaatzijde is de as 14 van de respectievelijke rotoren 10A en 10B, tussen de rotorkamer 9 en de voornoemde groef 19, van een tweede groef 21 voorzien. Een tweede, eveneens in de behuizing 8 gelegen, kanaal 22 verbindt deze tweede groef 21 met een plaats van de rotorkamer 9 waar, tijdens de normale werking, een druk heerst die lager is dan de injectiedruk en die dichter bij de inlaatdruk in de inlaat 12 dan bij de uitlaatdruk in de uitlaat 13 is gelegen.
In het weergegeven voorbeeld mondt dit tweede kanaal 22 uit op het kopvlak 11 aan de uitlaatzijde van de rotorkamer 9, op een afstand van de uitlaat 13, en meer bepaald bovenaan indien, zoals weergegeven, de uitlaat 13 onderaan op de rotorkamer 9 aansluit.
De doormeter van het tweede kanaal 22 is door een vernauwing 23 zodanig gekalibreerd dat de druk in de tweede groef 21 iets kleiner is dan de druk in de eerste groef 19 die, doordat het kanaal 20 niet gekalibreerd is, praktisch gelijk is aan de injectiedruk. Zodoende wordt het lekken van warme olie en lucht van de tweede groef 21 naar de eerste groef 19 zoveel mogelijk beperkt.
<Desc/Clms Page number 7>
In werking wordt lucht of een ander gas via de inlaat 12 in de rotorkamer 9 aangezogen en door de rotorlichamen 15 samengedrukt tot lucht op hoge uitlaatdruk, die via de uitlaat 13 het compressorelement 1 verlaat. De samengeperste lucht komt dan via de persleiding 4 in de gas-olieafscheider 5 terecht, waar de olie wordt afgescheiden. De samengeperste lucht die ontdaan is van olie kan door gebruikers worden afgenomen.
Via het olietoevoersysteem 6 wordt olie uit de gasolieafscheider 5 waar praktisch de uitlaatdruk heerst, over de oliekoeler 7 naar het compressorelement 1 gestuurd voor koeling, smering en afdichting. Deze olie bevindt zich bij het bereiken van het compressorelement 1 op de injectiedruk die door drukverliezen in onder meer de oliekoeler 7, lager is dan de uitlaatdruk. Deze olie splitst zich ter plaatse van de oliekamer 6A in een gedeelte dat in de rotorkamer 9 geïnjecteerd wordt en een gedeelte dat via het eerste kanaal 20 in de eerste groef 19 wordt gebracht.
Deze olie in de eerste groef 19 baant zich vervolgens een weg tussen de assen 14 en de opening in de behuizing 8, waardoor deze steekt om uiteindelijk de lagers 16 en 17 aan de uitlaatzijde te smeren.
De tweede groef 21 vangt lekken van warme lucht en olie op uit de rotorkamer 9, welke lekken via het tweede kanaal 22 opnieuw naar deze rotorkamer 9 worden gevoerd, naar een plaats waar een druk heerst die lager is dan de injectiedruk en die dichter bij de inlaatdruk in de inlaat 12 dan bij de uitlaatdruk in de uitlaat 13 is gelegen.
<Desc/Clms Page number 8>
De inlaatdruk van de hogedruktrap wordt in principe bepaald door de verhouding van de slagvolumes die de lagedruktrap en de hogedruktrap kunnen verplaatsen en de inlaatdruk van de hogedruktrap verandert daarom weinig bij een wijziging van zijn uitlaatdruk.
Doordat de druk in de tweede groef 21 lager is dan in de eerste groef 19 kan worden verkregen dat de olie voor de smering van de lagers 16 en 17 aan de uitlaatzijde een temperatuur heeft welke slechts 4 C warmer is dan de olie die in de rotorkamer 9 wordt geïnjecteerd en dat het volume lucht in de olie voor de smering van de lagers 16 en 17 ongeveer 20 tot 30% bedraagt.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijk oliegeïnjecteerd schroefcompressorelement kan in verschillende vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.