BE1023333B1 - Apparaat van het spiraaltype en werkwijze voor de productie van zulk apparaat en afdichting voor zulk apparaat - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor de productie van een apparaat van het spiraaltype, daardoor gekenmerkt dat die verkwijze de volgende stappen omvat: - het voorzien van een eindplaat (1) met daarop een spiraal (2); - het produceren van een tipafdichting (4) en/of van een stofdichting door middel van additieve productie; - het voorzien van de geproduceerde tipafdichting (4) en/of stofdichting in een montagegroef (3) in de tip (2') van de spiraal (2) en/of in de eindplaat, respectievelijk. Afdichting voor gebruik in een apparaat van het spiraaltype, daardoor gekenmerkt dat de afdichting (4) wordt gemaakt door middel van additieve productietechnieken.

Description

Apparaat van het spiraaltype en werkwijze voor de productie van zulk apparaat en afdichting voor zulk apparaat.

De uitvinding heeft betrekking op een apparaat van het spiraaltype en meer bepaald op een apparaat van het spiraaltype voorzien van een axiale afdichting.

Apparaten van het spiraaltype zijn goed bekend, bijvoorbeeld zoals beschreven in U.S. octrooi nr. 801 182, waarin een apparaat van het spiraaltype met twee spiraalelementen wordt beschreven, waarbij op elk een eindplaat en een spiraalvormig of spiraalvormig gekruld spiraalelement is voorzien. Bij de werking van dergelijk apparaat van het spiraaltype, wordt één van de samenwerkende spiraalelementen (rotor) bewogen ten opzichte van het andere spiraalelement, dat dusdanig vast is (stator) dat minstens één paar fluïdumkamers wordt afgedicht tussen de respectieve spiraalelementen. Tijdens de beweging van de spiraalelementen ten opzichte van elkaar, zullen de fluidumkamers groter of kleiner worden, afhankelijk van de rotatierichting van de draaibeweging, waarbij de spiraalelementen respectievelijk als een spiraalexpander of als een spiraalcompressor fungeren.

Een bekend probleem bij apparaten van het spiraaltype is de axiale afdichting van de spiraalelementen ten opzichte van elkaar, en meer in het bijzonder, de axiale afdichting van de fluidumkamers. Eén van de grootste verliezen in een apparaat van het spiraaltype bestaat uit het lekken van gas van de ene f luïdumkamer naar de andere, over de spiraaltippen heen.

Om die verliezen tot een minimum te beperken, is het bekend dat de spiraaltippen voorzien worden van groeven en dat er zogenoemde tipafdichtingen in die groeven worden gemonteerd. Een voorbeeld van een apparaat van het spiraaltype voorzien van een tipafdichting is beschreven in het Belgisch octrooi nr. 1.010.916 op naam van Atlas Copco Airpower N.V., waarvan de beschrijving integraal is opgenomen in deze aanvraag.

Bijkomend wordt gewoonlijk een stofdichting voorzien om het gat tussen de fluïdumkamers en de atmosfeer te dichten, waarbij de stofdichting geplaatst is in een montagegroef tussen de buitenste compressiekamer en de atmosfeer. Een voorbeeld van een stofdichting is beschreven in de U.S. octrooiaanvraag nr. 2014/0234149 Al.

Bekende werkwijzen voor de productie van de tipafdichtingen en stofdichtingen laten geen grote vrijheid in de materiaal- of vormkeuze toe.

De huidige uitvinding heeft tot doel verbeteringen te voorzien voor apparaten van het spiraaltype, een verbeterde werkwijze voor de productie van een apparaat van het spiraaltype te voorzien en een verbeterde afdichting voor een apparaat van het spiraaltype te voorzien.

Hiertoe heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze volgens conclusie 1 voor de productie van een apparaat van het spiraaltype.

De uitvinding heeft verder betrekking op een verbeterde afdichting volgens conclusie 7 voor gebruik in een apparaat van het spiraaltype.

Bijkomend heeft de uitvinding betrekking op een apparaat van het spiraaltype volgens conclusie 18 en/of 19.

Een belangrijk voordeel van de uitvinding is dat ze een grote keuzevrijheid biedt voor het materiaal, combinatie van materialen en/of eigenschappen of de vorm van de tipafdichting en/of de stofdichting.

Bijkomend laat de uitvinding het gebruik toe van een veel breder gamma aan materialen dan de bekende werkwijzen voor de productie van apparaten van het spiraaltype.

De uitvinding heeft ook tot gevolg dat er hogere toleranties kunnen worden bereikt, wat op zijn beurt zelfs kan helpen om de productiekosten te verlagen.

De uitvinding laat ook toe te komen tot verschillende vormen van tipafdichtingen en/of stofdichtingen, die met behulp van bekende productiewerkwijzen niet kunnen worden gerealiseerd.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, worden hierna enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een spiraalcompressor volgens de uitvinding en van een werkwijze voor de productie van een spiraalcompressor en afdichting voor een spiraalcompressor beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin:

Figuur 1 schematisch een mogelijke stap van een werkwijze volgens de uitvinding weergeeft, waarbij een tipafdichting volgens de uitvinding is voorzien in een naontagegroef voorzien op een spiraaltip;

Figuur 2 een doorsnede weergeeft volgens lijn ΙΙ-Π in figuur 1; en

Figuren 3 tot 8 en 9 een dwarsdoorsnede van mogelijke uitvoeringsvormen van een tipafdichting of van een stofdichting volgens de uitvinding weergeven;

Figuur 10 een langsdoorsnede weergeeft volgens lijn XX in figuur 9.

De figuren 1 en 2 tonen een deel van een spiraalelement met een eindplaat 1 waarop een spiraal 2 is voorzien, waarbij die spiraal 2 aan zijn tip 2' voorzien is van een montagegroef 3 voor de montage van een tipafdichting 4.

Volgens een bepaald aspect van de uitvinding wordt de tipafdichting gemaakt door middel van additieve productietechnieken. Additieve productie is een proces waarin materialen worden samengevoegd om objecten te maken, bij voorkeur vertrekkende van 3D-modeldata, meestal, maar niet beperkt tot, laag op laag, in tegenstelling tot subtractieve productietechnieken zoals beschreven in ASTM F2792-12a. Additieve productie verwijst naar een categorie van productiemethodes, bijvoorbeeld "powder-bed-fusion" of "poederbed fusie" dat een additieve productiewerkwijze is waarin thermische energie selectief specifieke plaatsen van een poederbed versmelt. "Directe energiedepositie" is een additief productieproces waarin gerichte thermische energie wordt gebruikt om materialen te versmelten bij het deponeren. Meerdere technologieën komen in aanmerking voor de uitvinding.

Het is duidelijk dat alle soorten materialen kunnen worden gebruikt, bijvoorbeeld, maar niet beperkt tot polymeren. Volgens één optie kan een combinatie van materialen worden gebruikt om de tipafdichting en/of een stofdichting van het apparaat van het spiraaltype te produceren.

Meer bepaald kan een werkwijze volgens de uitvinding de stap omvatten van het produceren van de tipafdichting 4 en/of stofdichting van twee of meer lagen 5 uit een verschillend materiaal, bijvoorbeeld materialen a en b in figuur 3.

Verschillende lagen 5 kunnen ook in verschillende kleuren worden gemaakt, wat toelaat de slijtage van de tipafdichting 4 en/of stofdichting te visualiseren. In één bepaalde uitvoeringsvorm wordt een zachter materiaal gedeponeerd bovenop een harder materiaal en is de afdichting 4 voorzien in de montagegroef 3 zodat de zachtere laag gericht is naar, en bij gebruik in contact is met, het tegenoverliggende, samenwerkende spiraalelement. In dwarsdoorsnede kan één laag 5 een driehoekige vorm 6 vertonen en kan dusdanig gemonteerd zijn dat de basis 7 van de driehoek 6 de onderste of de bovenste laag 5 vormt van de tipafdichting 4 en/of stofdichting.

De wijziging van materiaal kan volgens een bijzonder aspect van de uitvinding zich ook in de lengterichting van de spiraal uitstrekken. Met andere woorden kan bijvoorbeeld aan de buitenste spiralen (oftewel aan de .inlaatzijde in het geval van een spiraalcompressor) een zacht en/of flexibeler materiaal worden voorzien, terwijl aan de binnenste spiralen (die zich aan de uitlaatzijde bevinden in het geval van een compressor) gebruik wordt gemaakt van een slijtvaster en/of teraperatuurbestendiger materiaal. Volgens een bijzonder aspect van de uitvinding kan daarenboven een combinatie van materialen evenzeer worden geïmplementeerd zowel in de hoogterichting als in de lengterichting.

Volgens bepaalde varianten van een tipafdichting 4 en/of stofdichting volgens de uitvinding kan deze afdichting een variabele hoogte hebben over haar lengte en/of breedte.

Bijkomend of alternatief, kan de tipafdichting 4 en/of stofafdichting een variabele breedte over haar lengte of hoogte hebben.

Wat betreft de mogelijkheden van variabele hoogte van de afdichting, omvat één mogelijkheid de invoering van een patroon, v.b. zoals geïllustreerd in figuren 4 en 5, waarbij het bovenste oppervlak 7 van de tipafdichting 4 en/of stofdichting kamers 9 vertoont die het uitzicht van kantelen opleveren, respectievelijk uitsparingen in de vorm van zaagtanden 10 vertoont. Dergelijke vormen laten de tipafdichting 4 en/of stofafdichting toe om tijdens de werking in afdichtend vermogen toe te nemen.

Alternatief en/of bijkomend zou een tipafdichting 4 en/of stofdichting volgens de uitvinding een variabel profiel kunnen hebben, zoals weergegeven als niet-beperkend voorbeeld in figuur 6, waarbij zulk variabel profiel bij voorkeur is vervaardigd door middel van additieve productietechnieken.

Bijkomend kan de vormgeving van de afdichting afgestemd worden op wisselende belast1ngsparameters; alsook op verschillende modellen van het spiraaltype.

Alternatief en/of bijkomend kan de tipafdichting en/of stofafdichting rechtstreeks in de groef van het spiraaltype aangebracht worden via additieve productietechnieken.

Door het optioneel voorzien van open structuren, wordt een elasticiteit in de tipafdichting 4 en/of stofafdichting gegenereerd, waardoor er continu een goede afdichting kan worden gerealiseerd.

Een eerste voorbeeld van een dergelijke elastische open structuur is weergegeven in de dwarsdoorsnede van figuur 8, waarin is weergegeven dat de tipafdichting 4 en/of stofafdichting is opgebouwd in lagen 13 met een middelste laag die voorzien is van open mazen of kanalen 14. De dikte en de breedte van deze middelste laag 13' en van de dimensies van de mazen 14 kunnen variëren in de lengterichting van de afdichting 4.

Een tweede voorbeeld van een elastische open structuur is weergegeven in de figuren 9 en 10 waarin de tipafdichting 4 en/of stofafdichting in haar kern is voorzien van een doorlopend kanaal 15 dat zich in de lengterichting van de tipafdichting 4 en/of stofafdichting uitstrekt. In het weergegeven voorbeeld zijn de vorm van de dwarsdoorsnede en de binnendiameter van het kanaal constant over de lengte van de tipafdichting 4 en/of stof afdichting,, alhoewel deze kenmerken ook kunnen variëren over de lengte.

Dankzij de additieve productiemethode voor het produceren van de tipafdichting 4 en/of stofafdichting zijn de meest grillige en ingewikkelde vormen denkbaar.

Ook kan de tipafdichting 4 en/of stofdichting voorzien zijn van uitstulpingen 11 of uitsparingen 12 zoals geïllustreerd bijvoorbeeld in figuur 1, aangezien hierdoor de tipafdichting 4 en/of stofafdichting op haar plaats in de montagegroef kan blijven.

Een tipafdichting 4 en/of stofafdichting volgens de uitvinding kan worden gebruikt in combinatie met om het even welke uitvoeringsvorm van een apparaat van het spiraaltype zoals geïllustreerd in het Belgisch octrooi nr. 1.010.916 dat hierin bij verwijzing is opgenomen.

Het is duidelijk dat de uitvinding betrekking heeft op zowel spiraalcompressors als op spiraalexpanders die kunnen worden gebruikt voor compressie en/of expansie van om het even welk gas of mengsel van gassen.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de hierboven beschreven of in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvormen. In tegendeel, een afdichting voor een apparaat van het spiraaltype en een apparaat van het spiraaltype volgens de uitvinding kan in alle soorten vormen en maten worden gemaakt, zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Bijkomend kan de werkwijze volgens de uitvinding voor de productie van een apparaat van het spiraaltype worden gerealiseerd op verschillende manieren zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (16)

1. Conclusies .

   1. - Werkwijze voor de productie van een apparaat van het spiraaltype, daardoor gekenmerkt dat die werkwijze de volgende stappen omvat: - het voorzien van een eindplaat (1) met daarop een spiraal (2); - het produceren van een tipafdichting (4) en/of van een stofdichting door middel van additieve productie; - het voorzien van de geproduceerde tipafdichting (4) en/of stofdichting in een montagegroef (3) in de tip (2') van de spiraal (2) en/of in de eindplaat, respectievelijk.
2. 2. - Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de stap van het produceren van de tipafdichting (4) en/of van de stofdichting de toevoeging omvat van twee of meer verschillende materialen {a, b).
3. 3. - Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de stap van het produceren van de tipafdichting (4) en/of van de stofdichting de volgende stappen omvat: - het voorzien van een eerste laag (5) van een eerste materiaal (a); en “ vervolgens het voorzien van een tweede laag 5 van een tweede materiaal (b).
4. 4. - Werkwijze volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat het eerste materiaal (a) een grotere hardheid heeft dan het tweede materiaal (b).
5. 5. - Werkwijze volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de stap van het voorzien van de tipafdichting (4} en/of van de stofafdichting in de montagegroef (3) het plaatsen omvat van de tipafdichting (4) en/of van de stofdichting, zodanig dat het tweede, zachtere materiaal (b) naar boven is gericht zodat het in contact is met het andere, samenwerkende spiraalelement in de volledig gemonteerde toestand van het apparaat van het spiraaltype.
6. 6. - Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de twee materialen (a, b) een verschillende kleur hebben.
7. 7. - Afdichting voor gebruik in een apparaat van het spiraaltype, daardoor gekenmerkt dat de afdichting (4) wordt gemaakt door middel van addxtieve productietechnieken.
8. 8. - Afdichting volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de afdichting (4) twee of meer verschillende materialen (a, b) omvat. 9. ” Afdichting volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat de verschillende materialen (a, b) een verschillende kleur hebben.
9. 10.- Afdichting volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de afdichting (4) minstens gedeeltelijk een variabele hoogte heeft. 11·“ Afdichting volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de afdichting (4) is voorzien van een variabel hoogtepatroon.
10. 12. - Afdichting volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de afdichting (4) minstens gedeeltelijk een variabele breedte heeft.
11. 13. - Afdichting volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat de afdichting (4) minstens gedeeltelijk een variabel breedtepatroon heeft.
12. 14. - Afdichting volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de afdichting (4) hol is van binnen.
13. 15. - Afdichting volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de afdichting (4) een variabel profiel heeft over haar lengte.
14. 16. - Afdichting volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de afdichting uitstulpingen (11) en/of uitsparingen (12) omvat. 1/.- Afdichting volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de afdichting een elastische structuur omvat, die zodanig geconfigureerd is dat continu een goede afdichting behouden kan blijven.
15. 18.- Een apparaat van het spiraaltype, daardoor gekenmerkt dat het een afdichting (4) volgens conclusie 7 omvat.
16. 19·- Een apparaat van het spiraaltype, daardoor gekenmerkt dat het gemaakt is volgens de werkwijze van conclusie 1.