BE1016581A3 - Verbeterd watergeinjecteerd schroefcompressorelement. - Google Patents

Abstract

Verbeterd watergeïnjecteerd schroefcompressorelement bestaande uit een behuizing (2) die een rotorkamer (5) begrenst met een inlaat (6) en een uitlaat (7) twee rotoren (3,4); een watercircuit (8) waarbij voor elke rotor twee zuigers zijn voorzien die elk in axiale richting verschuifbaar zijn en die met één zijde in contact zijn met de betreffende rotor (3,4) en met een tegenoverliggende zijde in contact zijn met een drukkamer en waarbij de drukkamer (41,42) van één zuiger (37, 38) in verbinding staat met een druk die evenredig is met de druk aan de uitlaat (1), terwijl de drukkamer (43, 44) van de andere zuiger (17,21) in verbinding staat met een druk die evenredig is met de druk aan de inlaat (6).

Description

Verbeterd watergeïnjecteerd schroefcompressorelement.

Deze uitvinding heeft betrekking op een verbeterd watergeïnjecteerd schroefcompressorelement.

Bekende watergeinjecteerde schroefcompressorelementen bevatten, enerzijds, een behuizing die een rotorkamer begrenst die aan één uiteinde een inlaat en aan het andere uiteinde een uitlaat bevat en waarin twee samenwerkende rotoren zijn aangebracht die met hun as zijn gelagerd in de behuizing door middel van watergesmeerde lagers, respectievelijk aan de inlaatzijde en aan de uitlaatzijde van de behuizing, en, anderzijds, een watercircuit voor de injectie van water dat wordt afgenomen aan de uitlaat van een compressorelement en uitmondt in de rotorkamer en ter plaatse van de voornoemde lagers.

Bij dergelijke watergeinjecteerde compressorelementen wordt water als smeermiddel gebruikt in plaats van olie, zowel voor de rotoren, als voor hun lagers.

Dit laat toe, enerzijds, op een eenvoudige manier olievrije perslucht te verkrijgen en de rotoren af te koelen waardoor de compressietemperatuur dus onder controle gehouden kan worden en de efficiëntie van de compressie groot is, en, anderzijds, de afdichtingsproblemen te vermijden die aanwezig zijn indien de lagers met olie gesmeerd zouden worden, aangezien geen water in dergelijke lagers mag binnendringen en geen olie in de perslucht mag lekken.

Deze compressorelementen bevatten hydrodynamische glijlagers voor de radiale positionering en hydrostatische en/of hydrodynamische glijlagers voor de axiale positionering van de rotors.

De axiale glijlagers, waaraan water wordt toegevoerd voor de smering, moeten de axiale kracht, uitgeoefend door het samengeperste gas op de rotoren, opvangen.

Doordat de diameters van de axiale lagers worden beperkt door de centerafstand tussen de rotoren, is de grootte van de reactiekracht die opgewekt kan worden in het lager bepaald door de waterdruk in het lager.

In het geval van hydrostatische lagers is de voedingsdruk, vereist voor het opvangen van voornoemde axiale kracht groter dan de uitlaatdruk van het compressorelement.

Deze compressorelementen hebben dus een extra pomp nodig om de voedingsdruk van het water voor de hydrostatische lagers op te voeren.

In het geval van hydrodynamische axiale lagers moet de snelheid voldoende hoog zijn om voldoende hydrodynamische druk te kunnen opbouwen, wat, enerzijds, het opstarten tegen druk onmogelijk maakt en, anderzijds, het snelheidsgebied en dus het werkingsgebied van de compressor sterk beperkt.

Uit het BE 1.013.221 is het reeds bekend om de voornoemde axiale krachten, die door de samengeperste gassen op de rotoren worden uitgeoefend tegen te werken door in de behuizing, tegenover het kopse uiteinde aan de inlaatzijde van elke rotoras, een drukkamer te voorzien waarin een aftakking van het voornoemde watercircuit uitmondt, één en ander zodanig dat door de druk van het water in deze kamer een axiale kracht op het betreffende asuiteinde wordt uitgeoefend, welke kracht tegengesteld is gericht aan de voornoemde axiale gaskrachten en deze gaskrachten volledig of bijna volledig opheft doordat de waterdruk nagenoeg gelijk is aan de druk aan de uitlaat van het compressorelement.

Een compressorelement, zoals beschreven ' in BE 1.013.221 is zeer geschikt voor toepassing in een ééntrapscompressor of als lage druk compressorelement in een meertrapscompressor, maar is minder geschikt als toepassing voor een hoge druk compressorelement in een meertrapscompressor, aangezien in dit geval de krachten die door de samengeperste gassen op de rotoren worden uitgeoefend aanzienlijk groter zijn dan in het geval van een lage druk compressorelement.

De axiale krachten die door de gassen worden uitgeoefend op de rotoren bestaan uit twee componenten, enerzijds één component die evenredig is met de uitlaatdruk en anderzijds één component die evenredig is met de inlaatdruk. Beide componenten zijn van de uitlaatzijde naar de inlaatzijde van het compressorelement gericht.

In het geval van een hoge druk compressorelement is in de axiale gaskrachten de component die evenredig is met de inlaatdruk een niet te verwaarlozen component.

Deze gaskrachten zijn te groot om met de beperkte diameters van de axiale lagers te kunnen worden opgevangen.

De uitvinding heeft een met water gesmeerd schroefcompressorelement met watergesmeerde lagers als doel die voornoemd nadeel niet vertoont en die dus ook als hoge druk compressorelement kan worden toegepast in een meertrapscompressor zonder dat hierbij een extra pomp is vereist voor de voeding van de hydrostatische lagers of dat, in het geval van hydrodynamische axiale lagers, het werkingsgebied van de compressor dient beperkt te worden.

Hiertoe betreft de uitvinding een verbeterd watergeinjecteerd schroefcompressorelement in . hoofdzaak bestaande uit, enerzijds, een behuizing die een rotorkamer begrenst die aan één uiteinde een inlaat en aan het andere uiteinde een uitlaat bevat en waarin twee samenwerkende rotoren zijn aangebracht die met hun as zijn gelagerd in de behuizing door middel van watergesmeerde lagers, respectievelijk aan de inlaatzijde en aan de uitlaatzijde van de behuizing, en, anderzijds, een watercircuit voor de injectie van water onder druk dat uitmondt in de rotorkamer en/of ter plaatse van de voornoemde lagers, waarbij voor elke rotor twee zuigers, respectievelijk een eerste en tweede zuiger, zijn voorzien die elk in axiale richting verschuifbaar zijn aangebracht in een geleiding, waarbij elk van deze zuigers met één zijde in contact is met de betreffende rotor of er deel van uitmaakt en met een tegenoverliggende zijde in contact is met een drukkamer die verbonden is met of deel uitmaakt van het voornoemde watercircuit, waarbij de drukkamer van de eerste zuiger via een aftakking in verbinding staat met een druk die gelijk, of nagenoeg gelijk, is aan of evenredig is met de druk aan de uit laat van het compressorelement, terwijl de drukkamer van de tweede zuiger via een leiding in verbinding staat met een druk die gelijk, of nagenoeg gelijk is, aan of evenredig is met de druk aan de inlaat van het schroefcompressorelement.

Bij zulk schroefcompressorelement volgens de uitvinding wordt door één zuiger een axiale kracht uitgeoefend op de betreffende rotor die evenredig is met de druk aan de uitlaat van het schroefcompressorelement en die tegengesteld is gericht aan de gaskrachten op de rotor, terwijl door de andere zuiger op diezelfde rotor een axiale kracht in dezelfde zin wordt uitgeoefend, welke kracht evenredig is met de druk aan de inlaat van het schroefcompressorelement.

Door een geschikte dimensionering van de zuigers en/of door in te spelen op de drukken die naar de drukkamers van de zuigers worden afgetakt, kunnen op deze manier de axiale krachtcomponenten die door de samengeperste gassen in een hoge druk compressorelement op de rotor worden uitgeoefend volledig, of grotendeels volledig, worden gecompenseerd, zodat de lagers enkel kleine krachten, die tijdens regimetoestanden en tijdens de overgangsregimes optreden, dienen op te vangen.

Bij voorkeur wordt in de drukkamers een druk aangelegd die respectievelijk rechtstreeks aan de inlaat en aan de uitlaat van het schroefcompressorelement worden afgetakt en' worden de leidingen tussen de inlaat, respectievelijk uitlaat, en de drukkamers zodanig gedimensioneerd dat er nagenoeg geen drukverliezen in deze leidingen optreden en de drukken in deze kamers bijgevolg respectievelijk gelijk, of nagenoeg gelijk, zijn aan de drukken in de inlaat, respectievlijk uitlaat, van het schroefcompressorelement.

In dit geval kunnen door een geschikte keuze van de afmetingen van de zuigers de gaskrachten op de rotoren worden opgeheven.

Door het feit dat er geen, of nagenoeg geen, drukvallen optreden in de leidingen die de druk naar de drukkamers aftakken, zijn de drukken in de drukkamers ook ' in overgangsregimes steeds gelijk aan de drukken in de inlaat en in de uitlaat, waardoor ook in overgangsregimes de gaskrachten steeds volledig, of nagenoeg volledig, worden gecompenseerd zonder bijkomende maatregelen.

Alternatief kan men voor het compenseren van de gaskrachten op de rotoren van het compressorelement ook inspelen op de drukken in de voornoemde drukkamers, waarbij men er dan voor zorgt dat de drukken in de drukkamers evenredig zijn met de drukken aan de inlaat, respectievelijk uitlaat, van het schroefcompressorelement.

Een eerste alternatief bestaat er in de drukken voor de drukkamers rechtstreeks van de inlaat en van de uitlaat af te takken en in de leidingen tussen de drukkamers en de inlaat of uitlaat één of meer restrictoren te voorzien.

Door toepassing van zulke restrictoren kunnen de drukken in beide kamers zodanig worden afgesteld dat ze, op een constante na, evenredig zijn met de uitlaatdruk, respectievelijk inlaatdruk.

Een tweede alternatief bestaat erin de drukken voor de drukkamers af te takken op plaatsen in de rotorkamer waar een druk heerst die evenredig is met de druk in de inlaat, respectievelijk met de druk in de uitlaat, waardoor de toepassing van restrictoren overbodig is.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, twee voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een verbeterd watergeinjecteerd schroefcompressorelement volgens de uitvinding beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een doorsnede weergeeft van een schroefcompressorelement volgens de uitvinding; figuur 2 de doorsnede van figuur 1 weergeeft waarop de stroming van het water in het schroefcompressorelement is aangeduid.

Het watergeinjecteerd schroefcompressorelement 1, zoals weergegeven in de figuren, is een hoge druk compressorelement volgens de uitvinding dat in hoofdzaak bestaat uit een behuizing 2 en twee samenwerkende rotoren, namelijk een vrouwelijke rotor 3 en een mannelijke rotor 4 die in deze behuizing 2 gelagerd zijn.

De behuizing 2 omsluit een rotorkamer 5 die aan een uiteinde, de inlaatzijde genoemd, van een inlaat 6 voor het samen te persen gas voorzien is en aan het andere uiteinde, de uitlaatzijde genoemd, een uitlaat 7 voor het samengeperste gas en het geïnjecteerde water bezit.

Het schroefcompressorelement 1 bevat een watercircuit 8 onder druk met een waterafscheider 9 voor het afscheiden van water 10 uit het samengeperste gas, waarbij deze waterafscheider 9 via een uitlaatleiding 11 aansluit op de uitlaat 7 en waarbij deze waterafscheider 9 bovenaan een afvoerleiding 12 bevat voor het samengeperst gas en onderaan een waterleiding 13 bevat voor het terugvoeren en injecteren van het water in de rotorkamer 5 via de injectieopeningen 14.

De vrouwelijke rotor 3 bevat een schroefvormig lichaam 15 dat op een as 16 is aangebracht, welke as aan beide zijden van de rotor is gelagerd in de behuizing 2, respectievelijk door middel van een watergesmeerd radiaal glijlager 17 aan de inlaatzijde en van een watergesmeerd gecombineerd radiaal en axiaal glijlager 18 aan de uitlaatzijde.

Het spreekt voor zich dat in plaats van een gecombineerd glijlager 18 ook twee afzonderlijke glijlagers in de vorm van een radiaal en van een axiaal glijlager kunnen worden toegepast.

De mannelijke rotor 4 bevat op analoge wijze een schroefvormig lichaam 19 en een as 20 die in de behuizing gelagerd is door middel van watergesmeerde glijlagers, respectievelijk een radiaal glijlager 21 en een gecombineerd of een gesplitst radiaal en axiaal glijlager 22.

De as 20 van de mannelijke rotor 19 is verlengd tot buiten de behuizing 2 waar hij gekoppeld kan worden aan een niet in de figuren weergegeven aandrijving.

De lagers 17, 18, 21, 22 zijn ringvormige lagers die concentrisch rond de as 16, 20 zijn aangebracht en die axiaal geklemd zijn op de rotoren 3 en 4, in dit geval door middel van een bout 23 en borgingsring of een moer 24, één en ander zodanig dat deze lagers als het ware deel uitmaken van de betreffende rotor 3,4 en er dus met meedraaien.

De lagers 18 en 22 aan de uitlaatzijde zijn elk aangebracht in een boring 25 en 26 die in de behuizing 2 is aangebracht en die af gedekt is door middel van een deksel, respectievelijk 27 en 28, waarbij de as 20 doorheen een opening in het deksel 28 steekt en voorzien is van een afdichting 29 tussen de as 20 en het deksel 28.

Aan de inlaatzijde zijn de lagers 17 en 21 aangebracht in een lagerplaat 30 die deel uitmaakt van de behuizing en die de rotorkamer 5 afsluit, waarbij in deze lagerplaat 30, in het verlengde van elke rotor 3, 4, een doorgang is voorzien die twee cilindrische concentrische gedeelten bezit met een verschillende diameter, respectievelijk een eerste gedeelte 31, 32 met een kleinere diameter en een tweede gedeelte 33, 34 met een grotere diameter, welke gedeelten met elkaar verbonden zijn door een schouder 35 en 36.

De gedeelten 33 en 34 van de doorgangen met een grotere diameter vormen een axiale geleiding voor de glijlagers 17 en 21.

De gedeelten 31 en 32 van de doorgangen met een kleinere diameter vormen een axiale geleiding voor een paar cilindrische zuigers, respectievelijk 37 en 38, die elk op een kops uiteinde van de assen 16 en 20 zijn aangebracht en die coaxiaal op de betreffende as 16, 20 zijn bevestigd door middel van de voornoemde schroeven 23 waarmee ook de glijlagers 17 en 21 op de rotoren 3 en 4 zijn vastgemaakt.

Rond elke zuiger 37 en 38 is in een uitsparing in de lagerplaat 30 een afdichting 39 voorzien.

Een deksel 40 is tegen de lagerplaat 30 aangebracht ter afdichting van de doorgangen in deze lagerplaat 30 en ter vorming van twee drukkamers, respectievelijk 41 en 42, die in dit geval worden begrensd door een uitsparing die in het deksel 40 tegenover de zuigers 37 en 38 is voorzien, door de lagerplaat 30 en door de kopse uiteinden van de betreffende zuigers 37 en 38.

Bijkomende drukkamers 43 en 44 worden gevormd door de ruimtes begrensd door de wanden van de doorgangen in lagerplaat 30, door de kopse uiteinden van de glijlagers 17 en 21, en door de zuigers 37 en 38.

De voornoemde drukkamers 41 en 42 staan via een aftakking 45, 46 in verbinding met het voornoemde watercircuit 8 waarvan de druk gelijk, of nagenoeg gelijk, is aan de druk aan de uitlaat van het compressorelement 1, terwijl de drukkamers 4 3 en 44 via een leiding 47, 48 in verbinding staat met de inlaat 6 van het schroefcompressorelement 1.

Optioneel kunnen in de aftakkingen 45 en 46 restrictors 49 en 50 worden voorzien in de vorm van een vernauwing van de aftakking of dergelijke, evenals restrictors 51 en 52 in de leidingen 47 en 48.

Wanneer het compressorelement 1 in werking is in een toepassing als hoge druk compressorelement in een meertrapscompressor, dan worden gassen die reeds in een vorige druktrap werden samengeperst via de inlaat 6 aangezogen en, na verdere compressie, in het compressorelement 1 aan een hogere druk via de uitlaat 7 ' weggeperst.

Zowel aan de inlaatzijde, als aan de uitlaatzijde zijn er in dit geval samengeperste gassen onder hoge druk aanwezig.

Zoals aangeduid in figuur 2 oefenen deze gassen een axiale kracht F2 respectievelijk Fl uit op de rotorlichamen 15 en 19, welke krachten gericht zijn van de uitlaatzijde naar de inlaatzij de. De axiale gaskracht op de vrouwelijke rotor 3 en mannelijke rotor 4 hoeven niet gelijk te zijn.

Deze krachten F2 en Fl zijn de som van twee componenten waarvan één component lineair toeneemt met de druk aan de uitlaat 7 van het schroefcompressorelement 1, terwijl de andere component nagenoeg lineair toeneemt met de druk aan de inlaat 6.

Dankzij de uitvinding worden deze krachten op de volgende manier gecompenseerd.

Via het watercircuit 8 wordt water in de rotorkamer 5 geïnjecteerd voor koeling en smering en wordt dit water samen met het samengeperste gas via de uitlaat 7 opnieuw uit de rotorkamer 5 afgevoerd en in de waterafscheider 9 opnieuw van het samengeperst gas afgescheiden.

Zoals in het vet is weergegeven in figuur 2 ontstaat er door het drukverschil tussen de inlaat 6 en het watercircuit 8, waarvan de druk nagenoeg gelijk is aan de druk aan de uitlaat 7, een stroming van water die via de aftakkingen 45 en 46 in de eerste drukkamers 41 en 42 stroomt en verder via de lekken over de afdichtingen 39 van de eerste drukkamers 41 en 42 naar de tweede drukkamers 43 en 44 stroomt, om zo via de leidingen 47 en 48 naar de inlaat van het compressorelement 1 terug te vloeien.

De druk van het water in de drukkamers 41, 42, 43, 44 is afhankelijk van de drukval over de restrictors 49, 50, 51, 52 die op zijn beurt afhankelijk is van de afmetingen van deze restrictors en van het debiet water dat er door stroomt.

Afhankelijk van de keuze van deze restrictors zal de druk in de drukkamers 41 en 42 op een factor na steeds evenredig zijn met de druk aan de uitlaat 7 van het compressorelement 1, terwijl de druk in de drukkamers 4 3 en 44 op een factor na evenredig zal zijn met de druk aan de inlaat 6.

De druk in de drukkamers 41 respectievelijk 42 oefent op de zuigers 37 en 38 en dus ook op de rotoren 3 en 4 een axiale kracht F5 en F3 uit die tegengesteld is gericht aan de gaskrachten F2 en Fl en die evenredig is met druk aan de uitlaat 7 van het compressorelement 1.

Op dezelfde manier wordt door de druk in de drukkamers 43 respectievelijk 44 via de glijlagers 17 en 21.' een drukkracht F6 en F4 uitgeoefend op de rotoren 3 en 4, zoadat deze glijlagers als het ware de rol vervullen van een tweede stel zuigers die op de rotoren 3 en 4 krachten F6 en F4 uitoefenen die tegengesteld zijn gericht aan de gaskrachten F2 en Fl.

Door een geschikte keuze van de restrictors 49, 50, 51, 52 en van de afmetingen van de zuigers 37 en 38 en van de glij lagers 17 en 21, kan men ervoor zorgen dat de gaskrachten F2 en Fl geheel of grotendeels worden opgeheven door de krachten F3, F4, F5 en F6, zodat de axiale belasting van de glijlagers 21 en 22 hierdoor miniem is.

Dit komt uiteindelijk ten goede aan de levensduur en de kostprijs van het compressorelement 1, aangezien men zich in dit geval kan beperken tot kleinere glijlagers en men ook niet noodzakelijk een extra pomp dient te voorzien om de druk van het water te verhogen voor een afdoende smering van de axiale glijlagers.

Volgens een voorkeurdragend alternatief worden geen restrictors 49, 50, 51 en 52 gebruikt en worden de diameters van de leidingen 11, 13, 47, 48 en van de aftakkingen 45 en 46 voldoende groot gedimensioneerd opdat de drukverliezen in deze leidingen en aftakkingen minimaal zouden zijn en bijgevolg de druk in de drukkamers 41,42 gelijk of nagenoeg gelijk zou zijn aan de druk in de uitlaat 7 en de druk in de drukkamers 43, 44 gelijk of nagenoeg gelijk zou zijn aan de druk in de inlaat 6.

Ook wordt gebruik gemaakt van een dichting 39 met goede afdichtingseigenschappen die slechts een gering lekdebiet water doorlaat, een en ander zodanig dat ook de drukverliezen over deze dichting 39 minimaal zouden zijn.

Dit vertaalt zich door het feit dat drukverhoudingen respectievelijk tussen de druk in de eerste drukkamers 41,42 en de druk in de uitlaat 7 en tussen de druk in de tweede drukkamers 43,44 en de druk in de inlaat 6 gelijk of nagenoeg gelijk is aan één.

Een voordeel van dit voorkeurdragend alternatief is dat de voornoemde drukverhoudingen steeds constant gelijk of nagenoeg gelijk zijn aan één en dit ongeacht de belastingscondities van het schroefcompressorelement.

Zodoende kan men er voor zorgen dat door een gepaste keuze van de afmetingen van de zuigers 17,21,37,38 de krachten F1 en F2 volledig, of nagenoeg volledig, worden gecompenseerd door de krachten F3, F4, F5 en F6 die op de zuigers worden uitgeoefend en dit ongeacht het regime en de belastingscondities van het schroefcompressorelement.

In het geval wél restrictors 49,50,51,52 worden toegepast, zijn de voornoemde drukverhoudingen niet noodzakelijk steeds constant en kunnen deze drukverhoudingen variëren in functie van de belastingscondities, zodat in dit geval eventueel compenserende maatregelen, bijvoorbeeld in de vorm van een drukregelaar, moeten genomen worden om ervoor te zorgen dat de gaskrachten Fl en F2 in alle omstandigheden worden gecompenseerd door de krachten F2, F3, F5 en F6 die evenredig zijn respectievelijk met de drukken in de inlaat 6 en de uitlaat 7.

Het is duidelijk dat de zuigers 37 en 38 en de zuigers die gevormd worden door de glijlagers 17 en 21 volgens andere uitvoeringsvormen kunnen worden uitgevoerd en dat zij zelfs integraal kunnen deel uitmaken van de rotoren 3 en 4 of geïntegreerd kunnen zijn in de assen 16 en 20 van deze rotoren, waarbij de zuigers 37 en 38 bijvoorbeeld gevormd kunnen worden door een uiteinde van de assen 3 en 4.

Door een geschikte keuze van de afdichtingen 39 kan men inspelen op het lekdebiet dat van de eerste drukkamers 41 en 42 naar de tweede drukkamers 43 en 44 stroomt.

Dit lekdebiet wordt in het weergegeven voorbeeld ook gebruikt voor de smering van de hydrodynamische glijlagers 17 en 21, zoadat deze lagers in dit geval geen aparte aansluiting nodig hebben op het watercircuit 8.

Een gedeelte van dit lekdebiet zal dan langs de glijlagers 17 en 21 van de drukkamers 43 en 44 naar de rotorkamer 5 terugvloeien. Maar een aparte wateraansluiting voor de smering van de lagers kan wel.

De leidingen van het watercircuit 8, met andere woorden de leiding 13, de vertakkingen 45 en 46 en de leidingen 47 en 48 kunnen uitwendig zijn zoals in de figuren, maar kunnen ook door inwendige kanalen, doorgangen en boringen in de behuizing 2 worden gerealiseerd.

Het is zelfs mogelijk de vertakkingen 45 en 46 af te takken rechtstreeks in of in de nabijheid van de uitlaat en bijgevolg niet aan de waterafscheider. Hierdoor ontstaat een volledig interne geregelde dubbele balancing piston.

Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om, in plaats van de drukken voor de drukkamers aan de inlaat en aan de uitlaat af te takken, deze drukken af te takken op plaatsen in de rotorkamer 5 waar de drukken sowieso reeds evenredig zijn met de drukken in de inlaat en uitlaat. Zulke plaatsen worden bijvoorbeeld in figuur 2 aangeduid met de referenties X en Y. In deze uitvoeringsvorm kan de toepassing van restrictoren vermeden worden.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijk verbeterd watergeinjecteerd compressorelement kan in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. ·

Claims (20)

1.- Verbeterd watergeïnjecteerd schroefcompressorelement in hoofdzaak bestaande uit, enerzijds, een behuizing (2) die een rotorkamer (5) begrenst die aan één uiteinde een inlaat (6) en aan het andere uiteinde een uitlaat (7) bevat en waarin twee samenwerkende rotoren (3,4) zijn aangebracht die met hun as (16,20) zijn gelagerd in de behuizing (2) door middel van watergesmeerde lagers (17,18,21,22), en, anderzijds, een watercircuit (8) voor de injectie van water onder druk dat uitmondt in de rotorkamer (5) en/of ter plaatse van de voornoemde lagers, daardoor gekenmerkt dat voor elke rotor twee zuigers, respectievelijk eén eerste zuiger (37,38) en een tweede zuiger (17,21), zijn voorzien die elk in axiale richting verschuifbaar zijn aangebracht in een geleiding, waarbij elk van deze zuigers (17,21,37,38) met één zijde in contact is met de betreffende rotor (3,4) of er deel van uitmaakt en met een tegenoverliggende zijde in contact is met een drukkamer (41.42.43.44) die verbonden is met of deel uitmaakt van het voornoemde watercircuit (8), waarbij de drukkamer (41,42) van de eerste zuiger (37,38) via een aftakking (45,46) in verbinding staat met een druk die gelijk, of nagenoeg gelijk, is aan of evenredig is met de druk aan de uitlaat (7) van het compressorelement (1), terwijl de drukkamer (43.44) van de tweede zuiger (17,21) via een leiding (47,48) in verbinding staat met een druk die gelijk, of nagenoeg gelijk, is aan of evenredig is met de druk aan de inlaat (6) van het schroefcompressorelement (1).

2. Verbeterd schroefcompressorelement volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat rond de eerste zuiger (37,38) een dichting (39) is voorzien voor de afdichting van de drukkamer (41,42) van de eerste zuiger (37,38).

3. Verbeterd schroefcompressorelement volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde dichting (39) een lekdebiet van het water doorlaat van de drukkamer (41,42) van de eerste zuiger (37,38) naar de drukkamer (43, 44) van de tweede zuiger (17,21).

4. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat · de aftakkingen (45,46) en leidingen (47,48) worden gevormd door inwendige kanalen, doorgangen en boringen in de behuizing 2 en in de lagerplaat (30).

5. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde aftakkingen (45, 46) voor de druk van de drukkamers (41,42) van de eerste zuigers (37,38) rechtstreeks of via het watercircuit (8) worden afgetakt van de uitlaat (7) of in de nabijheid van de uitlaat (7).

6. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde aftakkingen (45,46) voor de druk van de drukkamers (41,42) van de eerste zuigers (37,38) rechtstreeks worden afgetakt van de rotorkamer (5) op een plaats waar de druk in de rotorkamer (5) evenredig is met de druk aan de uitlaat (7).

7. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de conclusies 2 tot 6, daardoor gekenmerkt dat de diameters van de leidingen (11,13) van het watercircuit (8) en van de aftakkingen (45,46) voldoende groot zijn en de dichting (39) rond de eerste zuiger (37,38) zodanig gekozen is dat de druk in de drukkamer (41,42) van de eerste zuiger (37,38) gelijk of nagenoeg gelijk is aan de druk op de plaats waar de druk voor de betreffende drukkamer(41,42) in de uitlaat (7) of in de rotorkamer (5) wordt afgetakt.

8. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde leidingen (47,48) voor de druk van de drukkamers (43,44) van de tweede zuigers (17,21) rechtstreeks worden afgetakt van de rotorkamer (5) op een plaats waar de druk in de rotorkamer (5) evenredig is met de druk aan de inlaat (7) .

9. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de conclusies 2 tot 8, daardoor gekenmerkt dat diameters van de leidingen (47,48) voldoende groot zijn en de dichting (39) rond de eerste zuiger (37,38) zodanig gekozen is dat de druk in de drukkamer (43,44) van de tweede zuiger (17,21) gelijk of nagenoeg gelijk is aan de druk op de plaats waar de druk voor de betreffende drukkamer(43, 44) in de inlaat (7) of in de rotorkamer (5) wordt afgetakt.

10. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de afmetingen van de eerste zuigers (37,38) en van tweede zuigers (17,21) zodanig gekozen zijn dat de krachten die door de compressie van de gassen op de rotoren (3,4) worden uitgeoefend volledig, of nagenoeg volledig, worden gecompenseerd door de drukkrachten die door het water in de voornoemde drukkamers (41,42,43,44) op de betreffende zuigers (17,21) worden uitgeoefend.

11. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de eerste zuiger (37,38) cilindrisch is en in het verlengde ligt van de as (16,20) van de betreffende rotor (3,4) en coaxiaal ermee op de as is bevestigd.

12. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de eerste zuiger (37,38) wordt gevormd door een uiteinde van de as (16,20) van de rotor (3,4).

13. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de tweede zuiger wordt gevormd door het hydrodynamisch radiaal glijlager (17,21) van de as (16,20) van de rotor (3,4).

14. Verbeterd schroefcompressorelement volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat het glijlager (17,21) dat de tweede zuiger vormt, een ringvormig glijlager is dat onverdraaibaar op de rotor (3,4) is bevestigd en dat concentrisch rond de as (16,20) is aangebracht.

15. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de geleidingen van de eerste en tweede zuiger voor elke rotor (3,4) worden gevormd door een doorgang in een lagerplaat (30) die de rotorkamer (5) aan de inlaatzijde afsluit, waarbij deze doorgang twee concentrische gedeelten met een verschillende diameter bezit, respectievelijk een eerste gedeelte (31,32) dat de axiale geleiding vormt van de eerste zuiger (37,38) en een tweede gedeelte (33,34) dat de geleiding vormt van de tweede zuiger (17,21).

16. Verbeterd schroefcompressorelement volgens conclusie 15, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde doorgangen voor elke rotor (3,4) worden afgesloten door een deksel (40) dat de drukkamer (41,42) van de eerste zuiger (37,38) begrenst.

17. Verbeterd schroefcompressorelement volgens conclusie 16, daardoor gekenmerkt dat de drukkamer (41,42)- van de eerste zuiger (37,38) wordt gevormd door een uitsparing die in het voornoemde deksel (40) is voorzien tegenover de betreffende doorgang in de lagerplaat (30).

18. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de conclusies 15 tot 17, daardoor gekenmerkt dat de drukkamer (43,44) voor de tweede zuiger (17,21) wordt begrensd door de voornoemde doorgang in de lagerplaat (30) en door de eerste zuiger (37,38).

19. Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat in de aftakking (45,46) die de drukkamer (41,42) van de eerste zuiger (37,38) verbindt met het watercircuit (8) een restrictor (49,50) is voorzien.

20.- Verbeterd schroefcompressorelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat in de leiding (47,48) die de drukkamer (43,44) van de tweede zuiger (17,21) verbindt met de inlaat (6) van het schroefcompressorelement (1) een restrictor (51,52) is voorzien.