BE1015752A3

BE1015752A3 - Verbeterde watergeinjecteerde schroefcompressor.

Info

Publication number: BE1015752A3
Application number: BE2003/0575A
Authority: BE
Inventors: Hal Van Anton; Talboom Bart Anton Lode; Bodart Willy Joseph Rosa
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-08-02
Also published as: WO2005042980A1; WO2005042980A8

Abstract

Watergeïnjecteerde schroefcompressor die in hoofdzaak bestaat uit een compressorelement (1) en een motor (3) of dergelijke en een daartussen gesitueerde overbrenging (2), daardoor gekenmerkt dat de overbrenging bestaat uit een behuizing (34) waarmee het compressorelement (1) en de motor (3) aan elkaar zijn bevestigd op een afstand van elkaar en uit een elastisch koppeling (6) tusen het compressorelement (1) en de motor (3).

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor. De huidige uitvinding heeft betrekking op een verbeterde   watergeïnjecteerde   schroefcompressor. 



  Meer speciaal heeft de uitvinding betrekking op een watergeïnjecteerde schroefcompressor waarvan de samenwerkende rotoren voorzien zijn van hydrostatische en/of hydrodynamische lagers. 



  Een watergeïnjecteerde schroefcompressor bestaat gebruikelijk hoofdzakelijk uit een motor of een andere aandrijving en een compressorelement dat voorzien is van twee samenwerkende rotoren. De voornoemde hydrostatische en/of hydrodynamische lagers zijn gebruikelijk aangebracht aan weerszijde van de betrokken rotor, meer bepaald op de as waarop de rotor is bevestigd, en staan gebruikelijk in verbinding met drukkanalen voor de aanvoer van water onder druk. 



  Deze lagers compenseren, zowel de axiale, als de radiale krachten die inwerken op de rotoren, onder andere afkomstig van de opgebouwde drukverschillen in de schroefcompressor of veroorzaakt door de onderlinge werking van de rotoren. 



  De radiale krachten worden gebruikelijk gecompenseerd door hydrodynamische en hydrostatische lagers, en de axiale krachten worden gebruikelijk opgevangen door een combinatie van hydrostatische lagers en een drukkamer ter hoogte van de kopse uiteinden van de lagers op de assen. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  Eén van beide rotoren is gebruikelijk voorzien van een as, de zogenaamde primaire as, die rechtstreeks of via een overbrenging wordt aangedreven door een motor of met een ander aandrijfmiddel. 



  Deze primaire as ondervindt hierbij krachten vanwege de motor, waarbij vooral de axiaal gerichte krachten niet kunnen worden opgevangen door de voornoemde watergesmeerde lagers. 



  Een bekende oplossing voor dit probleem bestaat erin dat een riemoverbrenging tussen de motor of het ander aandrijfmiddel en de primaire as wordt voorzien, en dat extra lagers worden voorzien ter hoogte van de primaire as. 



  Het nadeel is dat zulke combinatie van een riemoverbrenging en lagers veel ruimte inneemt, duur is en dat het over te brengen koppel beperkt is. 



  Een andere bekende oplossing maakt gebruik van een complexe tandwielkast met een mechanisme dat de axiale krachten uitgeoefend door de rotoren compenseert. 



  Ook deze oplossing is duur, neemt veel ruimte in en is bovendien slijtagegevoelig. Bovendien is zulk mechanisme oliegesmeerd en is de nabijheid van oliegesmeerde onderdelen bij het watergeïnjecteerde compressorelement ongewenst en niet toelaatbaar in deze toepassing. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 De huidige uitvinding heeft een verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor tot doel die de voornoemde en andere nadelen uitsluit. 



  Hiertoe betreft de uitvinding een watergeïnjecteerde schroefcompressor die in hoofdzaak bestaat uit een compressorelement en een motor of dergelijke en een daartussen gesitueerde overbrenging, waarbij de overbrenging bestaat uit een behuizing waarmee het compressorelement en de motor aan elkaar zijn bevestigd op een afstand van elkaar en uit een elastische koppeling tussen het compressorelement en de motor. 



  Een voordeel is dat krachten afkomstig van de motor of dergelijke opgevangen worden door de elastische koppeling, zodat geen complexe inrichtingen nodig zijn om de axiale krachten die door de motor worden uitgeoefend, op te vangen. 



  Een ander voordeel is dat tussen het watergeïnjecteerde compressorelement en de oliegesmeerde motor een bepaalde afstand wordt gehouden, zodat olie of vet die mogelijk afkomstig is van de motor niet in het lucht- of watercircuit van het compressorelement kan terechtkomen en dat omgekeerd water afkomstig van het compressorelement zich niet kan mengen met de smeerolie of-vet van de motor, waardoor de smeereigenschappen van de olie of vet teloor zouden gaan. 



  Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm is tussen de elastische koppeling en de motor een reductie voorzien, die meer in het bijzonder kan aangebracht worden in een 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 compartiment van de voornoemde behuizing en dat gescheiden is van een compartiment waarin de elastische koppeling is voorzien, waarbij de behuizing zodanig is geconfigureerd dat het compressorelement zich op een afstand van de reductie bevindt, zodat er scheiding is tussen het   watergeïnjecteerde   compressorelement en de oliegesmeerde reductie. 



  Deze uitvoeringsvorm van de watergeïnjecteerde schroefcompressor is vooral geschikt wanneer de snelheid van de motor niet variabel stuurbaar is. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: 
Figuur 1 schematisch en in doorsnede een watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 een doorsnede weergeeft volgens lijn II-II in figuur 1; figuur 3 een zicht weergeeft gelijkaardig aan dit van figuur 1, doch voor een uitvoeringsvariante. 



  De watergeïnjecteerde compressor, zoals weergegeven in figuur 1, bestaat in hoofdzaak uit een compressorelement 1, een overbrenging 2 en een motor 3 of dergelijke. 



  De motor 3 is in dit geval een motor met variabel 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 toerental, en is voorzien van een motoras die de aandrijfas 4 vormt van het compressorelement 1 en van een bevestigingsflens 5 voor de overbrenging 2. 



  De motor 3 en het compressorelement 1 zijn met elkaar verbonden door middel van een elastische koppeling 6 die deel uitmaakt van de overbrenging 2. 



  Daartoe is op de aandrijfas 4 een eerste koppeldeel 7 aangebracht dat hoofdzakelijk bestaat uit een bus 8 waarmee aan één uiteinde een flens 9 is verbonden, waarbij dwars op de flens 9 axiaal gerichte vingers 10 zijn voorzien. 



  Verder is de aandrijfas 4 aan zijn kops uiteinde voorzien van een schijf 11 die met behulp van een bout 12 op de aandrijfas 4 is aangebracht voor de bevestiging van de bus 8 op de aandrijfas 4. 



  Het compressorelement 1 dat in het verlengde van de voornoemde aandrijfas 4 is voorzien, bestaat hoofdzakelijk uit een behuizing 13 met daarin twee samenwerkende rotoren, een eerste rotor 14 en een tweede rotor 15, die op een primaire as 16, respectievelijk een secundaire as 17 zijn aangebracht. 



  De primaire as 16 en de secundaire as 17 zijn aan weerszijden van 'de rotoren 14, respectievelijk 15, voorzien van verschillende watergesmeerde lagers 18, die in de behuizing 13 van het compressorelement 1 zijn aangebracht, waarbij de lagers 18 aan de uiteinden van de assen 16 en 17 het verst verwijderd van de overbrenging 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 zijn aangebracht in een drukkamer 19. 



  Voornoemde watergesmeerde lagers 18 en ook de drukkamers 19 staan in verbinding met drukkanalen. 



  Verder verwijderd van de eerste rotor 14, meer bepaald langs de zijde tegenover de drukkamer 19, is de primaire as 16 doorheen een opening 20 in de behuizing 13 gevoerd, waar de primaire as 16 voorzien is van een dichting 21 die met behulp van een deksel 22 met de behuizing 13 is verbonden. 



  De primaire as 16, die zich in het verlengde van de aandrijfas 4 van de motor 3 bevindt, steekt over een afstand uit ten opzichte van de aansluitwand 23 van de behuizing 13 van het compressorelement 1, en is aan dit vrije uiteinde voorzien van een tweede koppeldeel 24 van de elastische koppeling 6 dat axiaal verschuifbaar samenwerkt met het koppeldeel 7. 



  Het tweede koppeldeel 24 bestaat hoofdzakelijk uit een bus 25 waarmee, op co-axiale wijze en concentrisch met de bus 25 een ring 26 is verbonden. 



  De ring 26 is in dit geval ter hoogte van één uiteinde met de bus 25 verbonden, waarbij, tussen de voornoemde bus 25 en de ring 26, een holte 27 ontstaat die open is aan het kopse uiteinde van het tweede koppeldeel 24. 



  In figuur 2 is weergegeven hoe de buitenwand van de bus 25 in de holte 27 voorzien is van een axiaal gerichte groeven 28. Op gelijkaardige wijze is tegenover elk van de 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 voornoemde groeven 28 een overeenstemmende groef 29 voorzien op de binnenwand van de ring 26. 



  De holte 27 beschikt met andere woorden over een gekartelde binnen- en buitenmantel. 



  In de holte 27 is een elastische ring 30 aangebracht waarvan de binnenwand voorzien is van tanden 31 die kunnen samenwerken met de groeven 28 in de buitenwand van de bus 25, en waarvan de buitenwand voorzien is van tanden 32 die kunnen samenwerken met de groeven 29 in de binnenwand van de ring 26. 



  Verder is de elastische ring 30 voorzien van axiaal gerichte uitsparingen 33 die open zijn aan het kopse uiteinde van het tweede koppeldeel 24. 



  Op de flens 5, die nabij haar omtreksrand voorzien is van schroefgaten, is een behuizing 34 van de overbrenging 2 aangebracht, in dit geval met behulp van bouten. 



  De behuizing 34,'die ter hoogte van de verbinding met de flens 5 dwars op de aandrijfas 4 van de motor 3 is gericht, en die verder hoofdzakelijk parallel is aan de aandrijfas 4 van de motor 3, reikt tot een afstand D van de flens 5, waar de behuizing 34 opnieuw voornamelijk dwars op de aandrijfas 4 is gericht, en op gepaste wijze verbonden is met de aansluitwand 23 van de behuizing 13 van het compressorelement 1. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 



  De werking van de beschreven watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens de uitvinding is zeer eenvoudig en als volgt. 



  De werking van de motor 3 en van het compressorelement 1 zijn welbekend en behoeven geen verdere uitleg, zodat hierna vooral de werking van de elastische koppeling 6 wordt verduidelijkt. 



  De vingers 10 van het eerste koppeldeel 7 bevinden zich in dit geval op een cirkel waarvan de diameter overeenstemt met de diameter van de holte 27. 



  Meer speciaal nog stemmen de afmetingen en de onderlinge posities van de vingers 10 overeen met de afmetingen en de onderlinge positionering van de axiaal gerichte uitsparingen 33. 



  Ook in de axiale richting zijn het eerste koppeldeel 7 en het tweede koppeldeel 24 zodanig op de aandrijfas 4, respectievelijk op de primaire as 16, aangebracht, dat de vingers 10 samenwerken met de axiaal gerichte uitsparingen 33, één en ander zodanig dat beide koppeldelen 7 en 24 in axiale richting nagenoeg vrij ten opzichte van elkaar verplaatst kunnen worden, zodat krachten en trillingen in axiale richting -niet of zeer beperkt onderling worden doorgegeven. 



  Ook de afwijkingen van de ideale onderlinge positie waarbij de aandrijfas 4 perfect in lijn staat met de primaire as 16 van het compressorelement 1 worden opgevangen door de elastische ring 30. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 Wanneer de motor 3 de aandrijfas 4 bekrachtigt, worden eventuele bruuske hoekverdraaiingen slechts gedempt doorgegeven aan de primaire as 16 van het compressorelement 1. 



  De dempingskarakteristiek is uiteraard afhankelijk van het materiaal waaruit de elastische ring 30 is vervaardigd. 



  De behuizing 34 van de transmissie 2 vormt een afscherming rond de elastische koppeling 6 en functioneert in dit geval tevens als afstandshouder tussen het compressorelement 1 en de motor 3. De ruimte die begrensd wordt door de behuizing 34, staat bij voorkeur in verbinding met de omgevingsdruk via één of meerdere openingen 34 A onderaan de behuizing 34. 



  De behuizing 34 garandeert hierbij een fysieke afstand D tussen de flens 5 van de motor 3 en de aansluitwand 23 van de behuizing 13 van het compressorelement 1, zodat wordt voorkomen dat olie of vet, eventueel afkomstig van de motor 3, in het compressorelement 1 van de   watergeïnjecteerde   schroefcompressor terecht komt. 



  In figuur 3 wordt een variante weergegeven waarbij tussen de transmissie 2 en de motor 3 een reductie 35 is voorzien. 



  Daartoe is de behuizing 34 voorzien van een scheidingswand 36 zodat een   oliegesmeerd   compartiment 37 ontstaat dat is afgedekt door een deksel 38 waarmee de behuizing 34 op de motor 3 is bevestigd, en een olievrij compartiment   3-9   

 <Desc/Clms Page number 10> 

 waarin de elastische koppeling 6 is voorzien. 



  De reductie 35 wordt in dit geval gevormd door een eerste tandwiel 40 dat op de uitgaande as 4 van de motor 3 is bevestigd en een daarmee samenwerkend tweede tandwiel 41 dat op een tussenas 42 is aangebracht, welke tussenas 42 is gelagerd in de scheidingswand 36 en in het deksel 38, respectievelijk door middel van een lager 43 en een lager 44, waarbij de tussenas 42 die de uitgaande as van de reductie 35 vormt, met een uiteinde doorheen de scheidingswand 36 steekt en waarbij de doorgang van deze tussenas is afgedrukt door middel van een dichtingselement 45. 



  De tussenas 42 vormt in dit geval de aandrijfas van het compressorelement 1, waarbij de elastische koppeling 6 de verbinding vormt tussen deze aandrijfas en de primaire as 16. 



  De werking van -deze variante verschilt van de eerste uitvoeringsvorm door het feit dat er in dit geval een reductie 35 aanwezig is waarbij het compressorelement 1 aan op hogere snelheid wordt aangedreven dan de draaisnelheid van de motor 3. 



  In deze uitvoeringsvorm geldt dat de afstand tussen de scheidingswand 36 en de aansluitwand 23 van de behuizing 13 van het compressorelement 1 gelijk is aan D. 



  De afstand D, tussen het oliegesmeerde compartiment 37 en het compressorelement 1, voorkomt dat olie die alsnog langs het afdichtingselement 45 in het olievrije 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 compartiment 39 zou sijpelen, tot in het compressorelement 1 van de watergeïnjecteerde schroefcompressor terecht zou komen. 



  Het olievrije compartiment 39 staat bij voorkeur in verbinding met de omgevingsdruk door middel van een onderste opening 34A. 



  Het is duidelijk dat de elastische koppeling 6 ook anders opgebouwd kan worden, bijvoorbeeld door het eerste koppeldeel 7 en het tweede koppeldeel 24 te voorzien van anders gepositioneerde vingers 10 met al dan niet een andere vorm, respectievelijk met anders gepositioneerde holtes 27 met al dan niet een andere vorm. 



  Ook is het duidelijk dat de behuizing 34 andere vormen kan aannemen, zolang er maar een rigide structuur voorzien wordt tussen het compressorelement 1 en de motor 3 of de reductie 35 indien deze voorzien is en dat deze behuizing 34 bijvoorbeeld ook meerdelig uitgevoerd kan zijn. 



  Bij voorkeur is de behuizing 34 zodanig geconfigureerd dat de voornoemde afstand D tussen het watergeïnjecteerde compressorelement. 1 en de oliegesmeerde motor 3 of de oliegesmeerde reductie 35 groter is dan 5 centimeter, bij voorkeur groter is dan 10 centimeter, liever nog groter is dan 15 centimeter. 



  De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor kan in verschillende 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies.

1. Watergeïnjecteerde schroefcompressor die in hoofdzaak bestaat uit .een compressorelement (1) en een motor (3) of dergelijke en een daartussen gesitueerde overbrenging (2), daardoor gekenmerkt dat de overbrenging bestaat uit een behuizing (34) waarmee het compressorelement (1) en de motor (3) aan elkaar zijn bevestigd op een afstand van elkaar en uit een elastische koppeling (6) tussen het compressorelement (1) en de motor (3).

2. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de elastische koppeling (6) voornamelijk bestaat uit een eerste koppeldeel (7) verbonden met de motor (3) of dergelijke; en een tweede koppeldeel (24) verbonden met het compressorelement (1), welke koppeldelen (7- 24) axiaal verschuifbaar samenwerken, om te bekomen dat axiale krachten vanwege de motor (3) door de elastische koppeling (6) worden geabsorbeerd.

3. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat tussen de elastische koppeling (6) en de motor (3), een reductie (35) is voorzien.

4. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 3 daardoor gekenmerkt dat de behuizing (34) door middel van een scheidingswand (36) is verdeeld in een compartiment (37) voor de voornoemde reductie <Desc/Clms Page number 14> (35) en in een compartiment (39) waarin de voornoemde elastische koppeling (6) is voorzien.

5. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 4 daardoor gekenmerkt dat de reductie (35) gevormd wordt door minstens twee samenwerkende tandwielen (40-41), waarvan één tandwiel (40) is bevestigd op. de aandrijfas (4) van de motor (3) en waarvan een ander tandwiel is bevestigd op de uitgaande as (42) van de reductie (35) welke uitgaande as (42) doorheen een opening in de scheidingswand (36) in het compartiment (39) van de koppeling (6) steekt.

6. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 5 daardoor gekenmerkt dat rond de uitgaande as (42) van de reductie (35) een afdichtingselement (45) is voorzien om de voornoemde opening in de scheidingswand (36) af te dichten.

7. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 1 daardoor gekenmerkt dat onderaan in de behuizing (34) van de overbrenging (2), een doorgang (34A) is voorzien die een verbinding vormt tussen het compartiment (39) van de koppeling (6) en de omgeving.

8. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusies 2 en 5, daardoor gekenmerkt dat het eerste koppeldeel (7) is aangebracht op de aandrijfas (4) van de motor (3) of op de uitgaande as (42) van de reductie (35), terwijl het tweede koppeldeel (24) is <Desc/Clms Page number 15> aangebracht op de primaire ingaande as (16) van het compressorelement (1).

9. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat het eerste koppeldeel (7) voornamelijk bestaat uit een bus (8) welke voorzien is van minstens één axiaal gericht uitsteeksel (10); en dat het tweede koppeldeel (24) voornamelijk bestaat uit een bus (25) waarin minstens één voornamelijk axiaal gerichte holte (27) is voorzien.

10. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat in de holte (27) een elastische ring (30) is voorzien, waarin minstens één voornamelijk axiaal gerichte uitsparing (33) is voorzien.

11. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat het tweede koppeldeel (24) hoofdzakelijk bestaat uit een bus (25) waarmee, op coaxiale wijze, en concentrisch met de bus (25), een ring (26) is verbonden waarbij de ruimte tussen de bus (25) en de ring (26) minstens gedeeltelijk open is aan één uiteinde en aldus een voornamelijk axiale holte (27) vormt.

12. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat de buitenwand van de bus (25) voorzien is van axiaal gerichte groeven (28); dat de binnenwand van de ring (26) voorzien is van groeven (29); en dat in de holte (27) <Desc/Clms Page number 16> EMI16.1 een elastische ring (30) is aangebracht waarvan de binnenwand voorzien is van tanden (31) die kunnen samenwerken met de groeven (28), en waarvan de buitenwand voorzien is van tanden (32) die kunnen samenwerken met de groeven (29); en dat de ring (26) voorzien is van voornamelijk axiaal gerichte uitsparingen (33).

13. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 1 daardoor gekenmerkt dat de afstand (D) tussen het compressorelement (1) en de motor (3) groter is dan 5 centimeter, bij voorkeur groter is dan 10 centimeter, liever nog groter is dan 15 centimeter.

14. Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 5 daardoor gekenmerkt dat de afstand (D) tussen het compressorelement (1) en de reductie (35) groter is dan 5 centimeter, bij voorkeur groter is dan 10 centimeter, liever nog, groter is dan 15 centimeter.