BE1029627B1 - Compressorsamenstel - Google Patents

Abstract

Compressorsamenstel (1) omvattende een motor (2) met een motoras (7) die ten minste één compressorrotor (5, 6) van een compressorelement (3) aandrijft, alsmede een oliepomp (18, 63), waarbij een compressorrotor (6) een compressorrotordeel (35) omvat, dat gemonteerd is op een compressorrotoras (33) die door middel van een directe koppeling (40) met de motoras (7) verbonden is om een samengestelde aandrijfas (45) te vormen en waarbij de oliepomp (18) direct op de samengestelde aandrijfas (45) of op een andere compressorrotoras (32) gemonteerd is.

Description

COMPRESSORSAMENSTEL

TECHNISCH GEBIED

[01] De huidige uitvinding heeft betrekking op een compressorsamenstel omvattende een motor met een motoras die ten minste één compressorrotor van een compressorelement aandrijft.

[02] De motor is doorgaans een elektromotor, maar kan ook een verbrandingsmotor zijn, of het kan in principe elk ander type draaiaandrijving of activator of combinatie van inrich- tingen voor het genereren van een draaibeweging zijn.

[03] Het compressorelement van het compressorsamenstel is bedoeld voor het compri- meren of op druk brengen van een fluïdum, doorgaans een gasvormig fluïdum zoals lucht of een ander gas, zoals zuurstof, koolstofdioxide, stikstof, argon, helium of waterstof. Het is ech- ter niet van de uitvinding uitgesloten dat de compressor gebruikt wordt voor het comprimeren of op druk brengen van een fluïdum met een hogere dichtheid, zoals waterdamp en dergelijke.

[04] De uitvinding is specifiek interessant voor compressorsamenstellen waarbij het compressorelement een olievrij of olieloos compressorelement is, wat betekent dat er geen olie voor smering tussen de compressorrotoren zelf van het compressorelement geïnjecteerd wordt.

[05] Een olievrij compressorelement is geen compressorelement waarbij helemaal geen olie gebruikt wordt, maar meestal omvat het een oliecirculatiesysteem voor smerings- of koe- lingsdoeleinden. Elementen of componenten van het compressorsamenstel die smering of koeling met olie nodig hebben, omvatten doorgaans: tandwielen, zoals distributietandwielen of tandwielen van een tandwieloverbrenging tussen de compressor en de motor van het com- pressorsamenstel; een compressoruitlaat; lagers van een compressorelementas of compres- sorrotoras; een motoraslager; enzovoort.

[06] De reden voor het gebruik van een olievrij of olieloos compressorelement is dat het in het compressorelement op druk te brengen of te comprimeren fluïdum vrij van olie gehou- den wordt of niet door olie verontreinigd wordt. Dit is bijvoorbeeld erg belangrijk in voedsel- verwerkingstoepassingen enzovoort.

[07] Er kunnen verschillende technieken gebruikt worden om een fluïdum in een com- pressorelement te comprimeren of op druk te brengen. De huidige uitvinding heeft betrekking op een compressorsamenstel waarbij het compressorelement een draaiend compressorele- ment is met compressorrotoren die door de motor aangedreven worden voor een draaibewe- ging.

[08] Zonder de uitvinding tot dit voorbeeld te beperken, heeft de uitvinding in het bij- zonder betrekking op compressorsamenstellen omvattende een olievrij compressorelement met dubbele rotor die olie als smeermiddel en/of een koelmiddel gebruikt. Een compressor- element met dubbele rotor kan bijvoorbeeld een schroefcompressorelement of een tandcom- pressorelement zijn.

[09] Niettemin is de uitvinding niet beperkt tot compressorsamenstellen omvattende ; een olievrij of olieloos compressorelement en zijn compressorsamenstellen, die bijvoorbeeld { een olie-geïnjecteerd compressorelement omvatten, niet van de uitvinding uitgesloten.

[10] De uitvinding is tevens niet beperkt tot compressorsamenstellen die een draaiend compressorelement omvatten, maar er kunnen ook andere soorten compressorelementen ge- bruikt worden.

[11] Vanuit een ander oogpunt heeft de uitvinding tevens betrekking op compressorsa- menstellen die een oliepomp omvatten voor het pompen van olie doorheen een voornoemd oliecirculatiecircuit van het compressorsamenstel, en op mogelijke verbeteringen met betrek- king tot deze oliepomp in het compressorsamenstel. Een dergelijke oliepomp wordt doorgaans gebruikt voor het pompen van olie vanuit een oliereservoir of oliecarter naar componenten van het compressorsamenstel en terug naar het oliereservoir of oliecarter.

[12] Verder heeft de uitvinding betrekking op technieken waarbij de motoras met een rotoras van een compressorrotor van het betreffende compressorelement gekoppeld is.

Achtergrond

[13] In een typisch ultramodern compressorsamenstel drijft de motor van het compres- sorsamenstel op een indirecte wijze een compressorrotoras van een compressorelement van het compressorsamenstel aan via een tussengelegen tandwielkast of tandwieloverbrenging.

Vast op de motoras en de compressorrotoras gemonteerde tandwielen zijn in directe wissel- werking met elkaar of via andere tandwielen die met de betreffende tandwielen op de mo- toras en de compressorrotoras ineen grijpen.

[14] Doorgaans drijft de motoras de rotoras van een mannelijke compressorrotor van het compressorelement aan, maar dit is niet noodzakelijk het geval.

[15] De tussengelegen tandwieloverbrenging of tandwielkast maakt het mogelijk om de compressorrotoras op een indirecte manier met een zeer hoge snelheid aan te drijven, terwijl de motoras bij een verlaagd, matig motortoerental draait.

[16] Een tussengelegen tandwieloverbrenging of tandwielkast kan ook gebruikt worden voor het indirect aandrijven van meerdere trappen, d.w.z. meerdere compressorelementen,

met behulp van dezelfde motor. Ook kunnen, door tussenkomst van een dergelijke tandwiel- overbrenging of tandwielkast, andere draaiende componenten van het compressorsamenstel, zoals een rotor van een oliepomp op indirecte wijze door dezelfde motor aangedreven wor- den,

[17] Een duidelijk nadeel van het gebruik van een tussengelegen tandwieloverbrenging of tandwielkast voor het onderling verbinden van een motoras en een compressorrotoras is dat het veel ruimte in het compressorsamenstel in beslag neemt. In het bijzonder omvat een dergelijke tussengelegen tandwieloverbrenging of tandwielkast meestal een grote tandkrans en heeft ook de omringende versnellingsbak een niet te verwaarlozen afmeting. Dit bernoei- lijkt een compact ontwerp van het compressorsamenstel.

[18] Een ander nadeel van het toepassen van een dergelijke tussengelegen tandwiel- overbrenging of tandwielkast is dat het energieverliezen met zich meebrengt als gevolg van wrijvingsverliezen tussen de betrokken tandwielen enzovoort, wat een negatieve invloed op het rendement en de algehele prestaties van het compressorsamenstel heeft.

[19] Zoals uitgelegd, wordt voor het koelen en smeren van de componenten van het compressorsamenstel doorgaans een oliecirculatiecircuit toegepast, waardoorheen door mid- del van een oliepomp olie gepompt wordt. De oliepomp wordt vaak aangedreven door een aandrijfmiddel, zoals een elektromotor.

[20] Nog een ander probleem met de bestaande compressorsamenstellen is dat, in het geval van een storing van het aandrijfmiddel van de oliepomp, de koeling en smering van de componenten van het compressorsamenstel gestopt wordt, zelfs wanneer het compressorsa- menstel nog in bedrijf is. Er kunnen vele maatregelen genomen worden om een dergelijke situ- atie te voorkomen door middel van een regelmiddel en een middel voor het stoppen van het compressorsamenstel in geval van storing van de oliepomp of zijn aandrijfmiddel. Doorgaans wordt voor dit doeleinde een elektronisch regelmiddel gebruikt. Dit is op zichzelf allemaal nogal ingewikkeld en ook de installatie van een dergelijk systeem is verre van praktisch. Verder is elektronische apparatuur vrij kwetsbaar, met name in hoge temperaturen en onder hoge druk. Deze situatie schreeuwt om een verbeterde oplossing.

[21] Bovendien zijn de oliepomp en zijn aandrijfmiddel nabij het compressorsamenstel geïnstalleerd of op of in de compressorsamenstelbehuizing gemonteerd. Deze componenten nemen weer veel ruimte in beslag, wat een compact ontwerp van het compressorsamenstel bemoeilijkt.

[22] Volgens de stand der techniek is het tevens standaardpraktijk om een meertraps compressorsamenstel te voorzien van een enkele oliepomp en ofiecirculatiecircuit voor het toevoeren van olie voor smerings- en koelingsdoeleinden aan de verschillende compressorele- menten die de meerdere trappen van het compressorsamenstel vormen.

[23] Een probleem bij een dergelijk ontwerp is echter dat verontreiniging van olie, die in één compressortrap van het meertraps compressorsamenstel optreedt, bijvoorbeeld als ge- volg van een storing, slijtage of schuring van een bepaald component in die compressortrap, gemakkelijk aan alle andere compressortrappen overgedragen wordt, wat mogelijk schadelijk is voor componenten in de andere compressortrappen. Kortom, bij dit soort ontwerpen, die volgens de stand der techniek bekend zijn, is er een mogelijk probleem van zogenaamde kruis- verontreiniging.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

[24] Het is een doel van de uitvinding om één of meer van de eerder genoemde proble- men en/of mogelijk nog andere problemen op te lossen.

[25] Het is in het bijzonder een doel van de uitvinding om een compacter ontwerp van een compressorsamenstel te voorzien, in vergelijking met de momenteel bekende ontwerpen van compressorsamenstellen.

[26] Een ander doel van de huidige uitvinding is om een oplossing te bieden die vanuit energetisch oogpunt efficiënter is en die kosteneffectief is.

[27] Weer een ander doel van de uitvinding is het vergroten van de operationele be- trouwbaarheid en functionele veiligheid van het compressorsamenstel en in het bijzonder is het een doel om de smerings- en koelingsfuncties gedurende het bedrijf van het compressor- samenstel op een efficiënte en betrouwbare wijze te waarborgen.

[28] Het is ook een doel van de huidige uitvinding om een compressorsamenstelontwerp te voorzien dat een meer modulaire samenstelling van meertraps compressorsamenstellen mogelijk maakt, waarbij elke "module" of compressortrap als een afzonderlijke eenheid functi- oneert die andere “modules” of compressortrappen van het compressorsamenstel niet wezen- lijk beïnvloeden.

[29] Een verder doel van de uitvinding is het realiseren van een ontwerp van een com- pressorsamenstel met een verbeterde integratie van het middel voor het pompen van olie doorheen het compressorsamenstel.

[30] Hiertoe heeft de huidige uitvinding betrekking op een compressorsamenstel omvat- tende een motor met een motoras die ten minste één compressorrotor van een compressor- element aandrijft, alsmede een oliepomp voor het pompen van olie doorheen een oliecircula- tiesysteem van het compressorsamenstel en waarbij de voornoemde ten minste één compres-

sorrotor gemonteerd is op een rotoras die door middel van een directe koppeling met de mo- toras verbonden is om een samengestelde aandrijfas te vormen en waarbij de oliepomp direct op de samengestelde aandrijfas of op een andere rotoras van een compressorelement van het compressorsamenstel gemonteerd is. 5 [31] Een eerste groot voordeel van een dergelijk compressorsamenstel volgens de uit- vinding is dat de motoras direct met een rotoras van het compressorsamenstel verbonden is, zodat er geen tussengelegen tandwieloverbrenging of tandwielkast nodig is om de motor en het betreffende door de motor aangedreven compressorelement met elkaar te verbinden.

[32] Op die manier kan een veel compacter compressorsamenstel verkregen worden en wordt veel ruimte bespaard.

[33] Een aanvullend voordeel dat verbonden is aan de afwezigheid van een dergelijke tussengelegen tandwieloverbrenging of tandwielkast is dat er geen energie verloren gaat voor het overbrengen van koppel vanaf de motoras naar de betreffende compressorrotoras, wat niet het geval is bij tandwieloverbrengingen waar er een zeker verlies optreedt gedurende de overdracht van koppel tussen tandwielen. Dientengevolge is een dergelijk compressorsamen- stel volgens de uitvinding energiezuiniger en heeft het in het algemeen hogere prestaties.

[34] Een ander belangrijk en zeer voordelig aspect van een compressorsamenstel vol- gens de uitvinding is dat de oliepomp direct gemonteerd is op de combinatie van de motoras en de rotoras, die door middel van de directe koppeling direct met elkaar verbonden zijn en welke combinatie een samengestelde aandrijfas vormt, of op een andere rotoras van een com- pressorelement van het compressorsamenstel.

[35] Een groot voordeel van een dergelijke configuratie is ten eerste dat de oliepomp sa- men met het compressorelement door dezelfde motor aangedreven wordt. Dit betekent dat wanneer de motor uitvalt, zowel het compressorelement als de oliepomp gestopt wordt. Op die manier kan er geen situatie ontstaan waarin de oliepomp niet functioneert terwijl het com- pressorelement nog in bedrijf is, wat mogelijk het geval is wanneer de oliepomp door een af- zonderlijk aandrijfmiddel aangedreven wordt.

[36] Een ander groot voordeel is dat de oliepomp volledig in de kern van het compres- sorsamenstel geïntegreerd is, d.w.z. nabij de aandrijfelementen van het compressorsamenstel en meer specifiek op de samengestelde aandrijfas of op een andere rotoras. Het is niet op een perifere positie van het compressorsamenstel gepositioneerd, wat een zeer compact ontwerp van het compressorsamenstel waarborgt.

[37] Weer een ander voordeel van een dergelijk compressorsamenstel volgens de uitvin- ding is dat het een meer modulaire samenstelling van meertraps compressorsamenstellen mo- gelijk maakt, zoals verder in de tekst aangetoond wordt door middel van een voorbeeld.

[38] Het moet duidelijk zijn dat een dergelijk compressorsamenstel volgens de uitvinding ook meer in overeenstemming is met de trends in de moderne technologie, waarbij steeds meer hogesnelheidsaandrijvingen of -motoren en -lagers ontwikkeld worden en beschikbaar gesteld worden. Het heeft inderdaad alleen zin om een motoras direct aan een compressorro- toras, zonder tussengelegen tandwieloverbrenging, te koppelen, indien de motor in staat is om de compressorrotoras bij het vereiste hoge toerental aan te drijven dat nodig is om een realis- tische compressie van fluïdum in het betreffende compressorelement te realiseren.

[39] De keuze voor een directe koppeling tussen de motoras en compressorrotoras is echter verre van voor de hand liggend en de directe koppeling tussen de motoras en de com- pressorrotoras dient, afhankelijk van het geval, met een geschikte technologie ontworpen of samengesteld te worden. Dit ontwerp kan door veel factoren beperkt worden.

[40] In tandcompressorelementen doen zich bijvoorbeeld vaak grote koppelpulsaties voor, maar dit doet zich tevens voor in andere compressorelementen, wat resulteert in hoge eisen aan het nominale koppel dat door de directe koppeling overgedragen dient te worden.

Dit betekent dat er een grote verhouding tussen het door de directe koppeling over te brengen nominale piekkoppel en het nominale koppel van de directe koppeling is.

[41] Een andere parameter die het ontwerp van een betrouwbare directe koppeling tus- sen een motoras en een compressorrotoras bemoellijkt, is de hoge bedrijfssnelheid die in der- gelijke compressortoepassingen nodig is om een werkelijke compressie of een voldoende hoge compressieverhouding of fluidumdebiet doorheen het compressorelement te bereiken.

[42] Ook de omgeving waarin de directe koppeling dient te werken, stelt hoge eisen aan het ontwerp. Deze omgeving is doorgaans een warme omgeving die met olie verontreinigd is.

[43] Bovendien zijn de motoras en de compressormotoras, die door de directe koppeling gekoppeld dienen te worden, vaak vanuit een ander materiaal vervaardigd, met doorgaans verschillende fysieke eigenschappen, zoals bijvoorbeeld verschillende thermische uitzettings- coëfficiënten. Dit maakt de taak van het ontwerpen van een betrouwbare directe koppeling van de hier besproken soort nog gecompliceerder.

[44] Daarom is het een grote uitdaging om een dergelijke directe koppeling tussen een motoras en een compressorrotoras, met een aanzienlijke levensduur zonder dat er service of onderhoud nodig is, te realiseren en te ontwerpen.

[45] Een andere factor die het gebruik van een directe koppeling in een compressorsa- menstel tegengaat, is zijn locatie in de compressorsamenstelbehuizing, die eerder een blinde, niet-toegankelijke locatie tussen de motor en een compressorelement van het compressorsa- menstel is.

[46] De toepassing van een directe koppeling kan ook beperkingen voor mogelijke aan- passingen aan de zijde van het compressorelement introduceren en kan daarom als een zoge- naamd “bevroren ontwerp” beschouwd worden. : [47] De configuratie zoals deze in de huidige uitvinding voorgesteld wordt is zelfs nog uitdagender, aangezien niet alleen de motoras direct met een rotoras van het compressorsa- menstel gekoppeld is, maar tegelijkertijd de oliepomp in het compressorsamenstel geïnte- greerd is en door dezelfde motor als het compressorelement van het compressorsamenstel aangedreven wordt.

[48] Het ligt niet voor de hand om een dergelijke oliepomp direct op de samengestelde aandrijfas of op een andere rotoras van het compressorsamenstel te monteren, aangezien deze assen draaien bij een zeer hoog toerental dat geschikt is voor compressieprocessen, maar niet noodzakelijk voor pompprocessen.

[49] Hoe groter de afstand tot de centrale as van een dergelijke roterende as, hoe hoger de lokale snelheid die door een op die as gemonteerd draaiend element ervaren wordt.

[50] Als gevolg hiervan, wanneer de radiale afmeting van een rotor van de oliepomp ver- groot wordt, neemt ook de aan de toppen van de rotor ervaren snelheid toe. Wanneer de snel- heid van de rotorpunten en de verpompte olie echter tot boven een bepaald niveau toeneemt, bestaat er een groot risico dat er cavitatie plaatsvindt, te meer bij lage omgevingsdruk (bijv. op grote hoogte).

[51] Om die reden dient de radiale afmeting van de oliepomp zo klein mogelijk gehou- dente worden om cavitatie te voorkomen. Aan de andere kant heeft de samengestelde aan- drijfas of een andere rotoras een afmeting of diameter die ten minste boven een bepaald mini- mum ligt om in staat te zijn om met de op die assen toegepaste hoge koppels en snelheden om te gaan. Deze twee verschillende vereisten, d.w.z. de eis om de radiale afmetingen van de olie- pomp bij die hoge snelheden zo klein mogelijk te houden en de vereiste om een aandrijfas met een voldoende grote diameter of radiale afmeting om in staat te zijn de omstandigheden met hoge snelheid en hoog koppel te accommoderen, zijn duidelijk tegenstrijdig. Het is dan ook een behoorlijke uitdaging om de juiste balans tussen deze twee tegenstrijdige eisen te vinden.

[52] Als conclusie kan gesteld worden dat het ontwerpen van een betrouwbare, directe koppeling voor toepassing in een compressorsamenstel voor het op directe wijze koppelen van een motoras met een compressorrotoras en waarbij een oliepomp in het compressorsamen- stel geïntegreerd wordt door direct op een samengestelde aandrijfas of een andere rotor van het compressorsamenstel gemonteerd te zijn, in de praktijk niet eenvoudig te realiseren is, maar dat het vele voordelen heeft,

[53] In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel volgens de uitvinding is de oliepomp op een monolithische, niet-holle as of een monolithisch, niet-hol deel van een as gemonteerd.

[54] Deze specificatie van een bepaalde uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel volgens de uitvinding lijkt op het eerste gezicht misschien wat arbitrair, maar heeft een basis in een realiteit die verderop in de tekst duidelijker zal worden.

[55] Om namelijk een starre, directe koppeling tussen de motoras en de betreffende ro- toras van het compressorrotorelement te realiseren, die tegelijkertijd praktisch in gebruik is voor bijvoorbeeld het monteren en demonteren van de verbinding, maar ook om andere rede- nen, is het handig om gebruik te maken van een configuratie met holle as en tapeinde.

[56] Volgens de uitvinding is het praktisch niet haalbaar om de oliepomp op een derge- lijke holle as of hol deel van een as te monteren, aangezien de diameter van een dergelijke as te groot zou zijn om nog aanvaardbaar te zijn voor montage van een rotor van een oliepomp over die diameter, om eerder genoemde redenen van cavitatieproblemen enzovoort.

[57] Een voorstel volgens de uitvinding is om de rotor van de oliepomp te installeren op een as of asdeel dat volledig gematerialiseerd is vanaf zijn centrale as tot zijn buitendiameter, en dat sterk genoeg is om de hoge koppelbelasting bij de zeer hoge toerentallen op te nemen en voor het aanvullend opvangen van de krachten die nodig zijn voor het aandrijven van de ro- tor van de oliepomp. Een massieve oliepompas heeft ook het voordeel dat deze stijver of ster- ker is. Daarom zal de doorbuiging van de oliepompas, onder de werkende belasting van de pompuitlaatdruk, kleiner zijn. Door de pompasdoorbuiging te verminderen, is er minder risico op beschadiging van de oliepomp. Een dergelijke volledig gematerialiseerde as of asdeel kan ook met gereduceerde afmetingen uitgevoerd worden, maar voldoende sterk om alle betref- fende belastingen aan te kunnen,

[58] Het grote voordeel van een dergelijke uitvoeringsvorm van een compressorsamen- stel volgens de uitvinding is dus dat een starre, directe koppeling tussen de motoras en de ro- toras gerealiseerd kan worden, welke directe koppeling tevens zeer handig in gebruik is, en dat tegelijkertijd de oliepomp nog steeds op een aandrijfas van het compressorsamenstel gemon- teerd is, zodat deze volledig, diep in het compressorsamenstel geïntegreerd is.

[59] In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel volgens de uitvinding is de oliepomp op een niet-aangedreven zijde van de motor of het compressor- element gemonteerd, tegenover een aangedreven zijde waar de motoras door middel van de directe koppeling met de betreffende rotoras van het compressorelement verbonden is.

[60] Een groot voordeel van een dergelijke uitvoeringsvorm van een compressorsamen- stel volgens de uitvinding is dat de oliepomp aan een buitenzijde van het compressorsamen- stel voorzien is, hetzij aan een vrij uiteinde van een rotoras hetzij aan een vrij uiteinde van de motoras. Op die wijze is de oliepomp goed toegankelijk, bijvoorbeeld voor onderhoud of voor het aansluiten van olieleidingen, voor het monteren en demonteren van de oliepomp enzo- voort.

[61] In weer een andere voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een compressorsamen- stel volgens de uitvinding is de oliepomp een gerotorpomp.

[62] Een gerotorpomp is een zeer eenvoudige pomp die eenvoudig in kleine afmetingen uitgevoerd kan worden en die geschikt is voor gebruik bij de hoge toerentallen die in compres- sorsamenstellen toegepast worden. De vereiste aandrijfkracht of het vereiste koppel voor het aandrijven van de gerotoroliepomp is vrij beperkt. Dit is in feite één van de belangrijkste voor- delen van een geïntegreerde oliepomp en in het bijzonder van een gerotoroliepomp, aange- zien het een efficiënte manier is om een oliedebiet bij een laag stroomverbruik te voorzien. De spelingen in een gerotorpomp zijn ook zeer klein, om de volumetrische efficiëntie te optimali- seren. Dit betekent dat er een lagere lekkagesnelheid in de gerotoroliepomp is dan in andere typen oliepompen.

[63] In een mogelijke uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel volgens de uitvin- ding is de directe koppeling een flexibele koppeling.

[64] Een dergelijke uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel volgens de uitvinding heeft het voordeel dat de flexibele koppeling dempende eigenschappen heeft die voorzien worden door dempingselementen van de flexibele, directe koppeling, die torsietrillingen ver- minderen die aanwezig zijn in de drive train die door de koppeling tussen de motoras en de ro- toras van de compressor gevormd wordt.

[65] Een ander voordeel van een dergelijke uitvoeringsvorm van een compressorsamen- stel volgens de uitvinding is dat de flexibele, directe koppeling relatief eenvoudig te monteren en te ontwerpen is. Een flexibele, directe koppeling stelt namelijk geen hoge vereisten wat be- treft toleranties in het samenstel en kan mogelijke uitlijnfouten tussen componenten van het compressorsamenstel opvangen.

[65] Nog een ander voordeel van een dergelijke uitvoeringsvorm van een compressorsa- menstel volgens de uitvinding is dat een oliepomp gemakkelijk in het compressorsamenstel ge- integreerd kan worden en op elke beschikbare niet-aangedreven zijde van ofwel de motoras of één van de compressorrotoren geïnstalleerd kan worden.

[67] In een andere mogelijke uitvoeringsvorm van een compressorsamenste! volgens de uitvinding is de directe koppeling tussen de motoras en rotoras een starre, directe koppeling.

[68] Dit is mogelijk een nog minder voor de hand liggende keuze voor het op een directe wijze met elkaar verbinden van de motoras en een compressorrotoras van een compressorsa- menstel, omwille van een heleboel redenen zoals eerder uitgelegd is, maar het zorgt ervoor dat de drive train van het compressorsamenstel nog compacter kan zijn.

[69] Ten eerste is er geen noodzaak voor een relatief grote flexibele koppeling meer.

Verder kunnen andere componenten van het compressorsamenstel geëlimineerd worden door een starre, directe koppeling in plaats van een flexibele, directe koppeling in de drive train te gebruiken. In een dergelijk geval kunnen een motorlager aan de aandrijfzijde en de bijbeho- rende oliesmeerkanalen naar dit lager en de bijbehorende afdichtingen bijvoorbeeld geëlimi- neerd worden.

[70] Wanneer een starre, directe koppeling gebruikt wordt, kan de combinatie van de ; motoras die door middel van een starre, directe koppeling direct met de compressoras gekop- peld is natuurlijk als een enkele, samengestelde aandrijfas beschouwd worden. Deze samenge- stelde aandrijfas wordt in de compressorsamenstelbehuizing voldoende draaibaar onder- steund door middel van, enerzijds een paar rotoraslagers voor het ondersteunen van de rotor- aszijde van de samengestelde as, en anderzijds een enkelvoudige motoraslager, dat op de niet- aangedreven zijde van de motor voorzien is, voor het ondersteunen van het motorasdeel van de samengestelde as.

[71] In weer een andere uitvoeringsvorm is het zelfs denkbaar om helemaal geen lagers voor het ondersteunen van de motoras te gebruiken, zodat een hangend ontwerp van de mo- tor verkregen wordt.

[72] In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel volgens de uitvinding is de starre directe koppeling tussen de motoras en de rotoras een starre pers- koppeling of een starre heat-shrink koppeling. In weer een andere voorkeurdragende uitvoe- ringsvorm van een compressorsamenstel volgens de uitvinding is de starre directe koppeling tussen de motoras en de rotoras een koppeling via interferentiepassing, een koppeling via perspassing, of een koppeling via wrijvingspassing.

[73] Een groot voordeel van een dergelijke uitvoeringsvorm van een compressorsamen- stel volgens de uitvinding is dat de motoras op de rotoras van de compressor tot een starre koppeling geperst of heat-shrinked kan worden. Deze vervaardigingswerkwijzen zijn zeer effici- ent, relatief eenvoudig uit te voeren en kosteneffectief.

[74] Nog een ander voorkeursaspect van een compressorsamenstel volgens de uitvin- ding is dat voor het vormen van de starre, directe koppeling tussen de motoras en de rotoras, : bij voorkeur één van de motoras en de rotoras uitgevoerd is als holle as die centraal een zich { axiaal uitstrekkend kanaal omvat dat zich doorheen de holle as uitstrekt, waarbij in het zich axiaal uitstrekkende kanaal van de holle as een verbindingsbout voorzien is die zich met een eerste uiteinde uitstrekt in de andere van de motoras en de rotoras die niet als een holle as uitgevoerd is en welke verbindingsbout met genoemde niet-holle as vast bij dat eerste uit- einde verbonden is en waarbij bij het tegenovergelegen tweede uiteinde van de verbindings- bout een spanmiddel voorzien is voor het spannen van de verbindingsbout ten opzichte van de holle as.

[75] Een groot voordeel van een dergelijke uitvoeringsvorm van een compressorsamen- stel volgens de uitvinding is dat de motoras en de betreffende compressorrotoras door het axi- { aal of conisch klemmen van de aseindvlakken tegen elkaar, door middel van de verbindings- bout, star met elkaar verbonden zijn. Het spanningsmiddel voorziet in een axiale kracht die de eindvlakken van de motoras en compressorrotoras tegen elkaar drukt, om zo een klemkracht tussen beide eindvlakken te creëren.

[76] Als gevolg daarvan wordt een stevige onderlinge verbinding van de motoras en de compressorrotoras verkregen, en wordt het koppel tussen die assen zonder enig energieverlies overgedragen.

[77] Een ander voordeel van een dergelijke onderlinge verbinding door middel van een starre, directe koppeling waarbij een verbindingsbout gebruikt wordt voor het creëren van een axiale klemkracht is dat de koppeling vanaf een niet-aandrijfzijde van de betreffende holle as vast- en losgemaakt kan worden, wat, afhankelijk van het geval, de motoras of de compressor- rotoras is. Op die wijze kan de demontage gestart worden zonder de volledige compressorsa- menstelbehuizing te hoeven openen.

[78] Ook in het geval dat een radiale perspassing toegepast wordt om de starre koppe- ling te realiseren, kan een verbindingsbout nodig zijn om de starre, directe koppeling gemakke- lijk te demonteren.

[79] Inderdaad, wanneer een radiale perspassing (of shrink-fit} voor de starre koppeling gebruikt wordt, wordt de buitenas verwarmd en over de binnenas gebracht. De starre koppe- ling wordt na afkoeling, en dus het shrinken van de buitenas, verkregen.

[80] Wanneer een dergelijke starre koppeling met perspassing of shrink-fit gedemon- teerd moet worden, wordt meestal olie onder druk tussen de twee onderling verbonden assen aangebracht toegepast. Verder wordt de weg te nemen as tegelijkertijd blootgesteld aan een trekkracht, welke kracht gecreëerd wordt door het uitoefenen van een duwkracht op de an- : dere as. Deze duwkracht op de andere as kan op praktische wijze gerealiseerd worden door 9 midde! van de verbindingsbout in de bovengenoemde configuratie.

[81] In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel volgens de uitvinding wordt de benodigde klemkracht voor het verzekeren van een goede koppelover- dracht over de koppeling en voor een goede werking van de starre, directe koppeling verlaagd met behulp van wrijvingsschijven of een zogenaamde Hirth-koppeling of vertanding tussen de eindvlakken van de motoras en de compressorrotoras.

[82] Wrijvingsschijven verhogen de wrijving tussen de eindvlakken van de betreffende assen, zodat draaibeweging tussen deze eindoppervlakken voorkomen kan worden door mid- del van een lagere axiale klemkracht, in vergelijking met de axiale klemkracht die nodig zou zijn wanneer dergelijke wrijvingsschijven niet gebruikt worden, en de wrijving van de eindvlakken niet verhoogd zou worden. Het doel is natuurlijk om het koppel onder een bepaalde toege- paste axiale klemkracht van de ene as op de andere over te dragen en dit zonder slip tussen de eindvlakken van de assen.

[83] Het is inderdaad bekend dat vlakke oppervlakken die met elkaar in contact staan, ten opzichte van elkaar verplaatst kunnen worden door ten minste een minimale kracht uit te oefenen die tangentieel of parallel aan de vlakke oppervlakken gericht is. De benodigde tan- gentiële minimale kracht is afhankelijk van (evenredig met) de uitgeoefende normaalkracht om de oppervlakken tegen elkaar te duwen. Voor eenzelfde uitgeoefende normaalkracht zal deze vereiste tangentiële kracht lager zijn wanneer de wrijving tussen de oppervlakken laag is in vergelijking met een geval waarin de wrijving tussen de oppervlakken hoger is.

[84] Door dergelijke wrijvingsschijven toe te passen, kan ook de maat of diameter van de verbindingsbout verkleind worden.

[85] In het geval een Hirth-koppeling of vertanding gebruikt wordt, is er geen grote kans of helemaal geen kans op slip tussen de eindvlakken van de rotoras en de motoras gedurende overdracht van koppel, aangezien een dergelijke koppeling of vertanding tanden omvat die op eik van de eindvlakken voorzien zijn die complementair zijn en bij elkaar gebracht worden door een mechanische vergrendeling van de assen.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

[86] De uitvinding wordt verder geïllustreerd met verwijzingen naar de tekeningen, waarbij: ; - figuren 1 en 2 schematische tekeningen zijn die twee verschillende uitvoeringsvormen : illustreren van een compressorsamenstel dat volgens de stand der techniek bekend is: - figuren 3 en 4 op soortgelijke wijze als in figuren 1 en 2 elk een uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel volgens de uitvinding illustreren, respectievelijk omvattende een directe, flexibele koppeling en een starre, directe koppeling; - figuur 5 een schematische tekening van een in figuur 4 geïllustreerd tweetraps com- pressorsamenstel weergeeft dat met twee compressorsamenstellen gevormd is; - figuur 6 een vereenvoudigde tekening is van een dwarsdoorsnede doorheen een gero- torpomp; - figuur 7 een uitvoeringsvorm voor een compressorsamenstel volgens de uitvinding illu- streert, die een voorkeursalternatief voor de in figuur 4 weergegeven uitvoeringsvorm is; - figuren 8 en 9 in meer detail op een grotere schaal de delen weergeven die aangege- ven worden door FO8 en FO9 in figuur 7; - figuren 10 en 11 op soortgelijke wijze als in figuur 9 het betreffende onderdeel op gro- tere schaal voor een alternatieve verbinding bij de eindvlakken van de rotoras en motoras illu- streren; - figuren 12 en 13 op grotere schaal de delen weergeven die door F12 en F13 in figuur 10 en figuur 11 aangegeven zijn, respectievelijk in perspectiefaanzicht en in vooraanzicht; en, - figuren 14 en 17 weer andere uitvoeringsvormen van een compressorsamenstel vol- gens de uitvinding weergeven, die een alternatief voor de in figuur 7 weergegeven uitvoerings- vorm zijn.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN UITVOERINGSVORMEN(EN)

[87] Figuur 1 illustreert een compressorsamenstel 1 volgens de huidige stand der tech- niek. Het compressorsamenstel 1 omvat een motor 2 die een compressorelement 3 aandrijft.

Voor het onderling verbinden van de motor 2 en het compressorelement 3 is het compressor- samenstel 1 voorzien van een tussengelegen tandwieloverbrenging 4, die tussen de motor 2 en het compressorelement 3 gepositioneerd is.

[88] Zoals in de inleiding is uitgelegd, is een groot voordeel van een dergelijke configura- tie dat het toerental van de motor 2 relatief laag gehouden kan worden, Dit relatief lage toe- rental wordt door de voor het aandrijven van de compressorrotoren 5 en 6 van het compres- sorelement 3 benodigde tussengelegen tandwieloverbrenging 4 in een hoger toerental omge- zet.

[89] De motor heeft een motoras 7 die met één uiteinde 8 bij een aandrijfzijde 9 met een tandwieloverbrengingsas 10 gekoppeld is die door middel van een paar lagers 12 en 13 draaibaar in de tussengelegen tandwieloverbrengingsbehuizing 11 ondersteund wordt.

[90] De verbinding tussen de motoras 7 en de tandwieloverbrengingsas 10 wordt door middel van een tussengelegen koppeling 14 gerealiseerd.

[91] Een aandrijftandwiel 15 is vast op de tandwieloverbrengingsas 10 gemonteerd en grijpt aan op een aangedreven rondsel 16 dat vast op de compressorrotoras 17 van één van de compressorrotoren 6 van het compressorelement 3 gemonteerd is.

[92] Het compressorsamenste! 1 omvat ook een oliepomp 18 die niet in het compressor- samenstel 1 geïntegreerd is en die door een andere elektromotor 19 voor het pompen van olie doorheen een oliecirculatiesysteem 20 vanuit een oliereservoir 21 naar het compressorsamen- stel 1 en terug naar het oliereservoir 21 aangedreven wordt.

[93] Figuur 2 illustreert een ander compressorsamenstel 1 dat volgens de stand der techniek bekend is, dat een tweetraps compressorsamenstel 1 is dat een eerste compressor- element 3 omvat zoals in het voorgaande geval, evenals een tweede compressorelement 22.

[94] De twee compressorelementen 3 en 22 worden door dezelfde motor 2 en motoras 7 aangedreven, nogmaals door een tussengelegen tandwieloverbrenging 4.

[95] Ditmaal grijpt het aandrijftandwiel 15 van de tussengelegen tandwieloverbrenging 4 aan met het aangedreven rondsel 16 voor het aandrijven van de eerste trap die door het eer- ste compressorelement 3 gevormd wordt, evenals met een soortgelijk aangedreven rondsel 23 voor het aandrijven van het tweede trap, die door het tweede compressorelement 22 ge- vormd wordt.

[96] Dit is duidelijk een praktische manier om tegelijkertijd twee compressortrappen door een enkele motor 2 aan te drijven. Aan de andere kant is er geen flexibiliteit bij het onaf- hankelijk van elkaar regelen van de draaisnelheid van twee compressortrappen 3 en 22,

[97] De oliepomp 18 voorziet olie voor de twee compressortrappen 3 en 15, wat een hoog risico op zogenaamde kruisverontreiniging met zich meebrengt, zoals in de inleiding uit- gelegd is.

[98] Figuur 3 illustreert een compressorsamenstel 1 volgens de uitvinding. Het compres- sorsamenstel 1 omvat een motor 2, die in dit geval een elektromotor is, die in een motorbe- huizing 24 gemonteerd is en die een motoras 7 omvat die zich in een axiale richting XX' door- heen de motorbehuizing 3 uitstrekt. De motoras 7 is voorzien van een motorrotor 25 die met de motoras 7 draait in motorstatorwikkelingen 26 die vast in de motorbehuizing 24 gemon- teerd zijn.

[99] Aan een aandrijfzijde 9 van de motor 2 is een compressorelement 3 met de motor 2 gekoppeld.

[100] Zoals in de inleiding is uitgelegd, is de uitvinding van bijzonder belang voor com- pressorsamenstellen 1, waarbij dit compressorelement 3 een olievrij of olieloos compressor- element 3 is.

[101] Volgens de uitvinding is het compressorelement 3 van het compressorsamenstel 1 bij voorkeur een compressorelement 3 met dubbele rotor en meer in het bijzonder is het com- pressorelement 3 van het compressorsamenstel 1 bij voorkeur een tandcompressorelement 3 of een schroefcompressorelement 3.

[102] Het compressorelement 3 is in een compressorelementbehuizing 27 gemonteerd en omvat compressorrotoren 5 en 6 die kunnen samenwerken voor het comprimeren van flu- idum 28 dat bij een compressorinlaat 29 aan het compressorelement 3 toegevoerd wordt. Ge- comprimeerd of op druk gebracht fluïdum 30 wordt bij een compressoruitlaat 31 afgevoerd om aan een verbruiker of een netwerk van verbruikers van op druk gebracht of gecompri- meerd fluïdum 30 toegevoerd te worden.

[103] Het fluïdum is in dit geval lucht die vanuit de omgeving van het compressorele- ment 3 gehaald wordt, maar dit is niet noodzakelijk het geval.

[104] De compressorrotoren 5 en 6 omvatten elk een compressorrotoras, respectievelijk compressorrotoras 32 en compressorrotoras 33, waarop in een centraal deel een compressor- rotordeel voorzien is, respectievelijk compressorrotordeel 34 en compressorrotordeel 35.

[105] Het compressorrotordeel 34 kan een vrouwelijk rotordeel 34 zijn die samenwerkt met een mannelijk rotordeel 35 dat het andere compressorrotordeel 35 vormt, of vice versa. in de praktijk kunnen de compressorrotordelen 34 en 35 bijvoorbeeld elk een schroefrotor van een schroefcompressorelement, of een tandrotor van een tandcompressorelement zijn, maar andere typen zijn niet van de uitvinding uitgesloten.

[106] De compressorelementassen 32 en 33 worden elk op draaibare wijze in de com- pressorelementbehuizing 27 ondersteund door een paar compressorrotoraslagers, respectie- velijk een paar compressorrotoraslagers 36 en 37 en een paar compressorrotoraslagers 38 en 39.

[107] Om het compressorelement 3, of preciezer gezegd de compressorrotoren 5 en 6 : van het compressorelement 3, aan te drijven door middel van de elektromotor 2, is de mo- 9 toras 7, volgens de uitvinding, op een direct wijze met de compressorrotoras 33 van de com- pressorrotor 6 gekoppeld, door middel van een directe koppeling 40 van de betreffende assen 7 en 33. De directe koppeling 40 is voorzien tussen een vrij uiteinde 41 van de motoras 7 en een vrij uiteinde 42 van de compressorrotoras 33 en bevindt zich in een tussengelegen behui- zingscompartiment 43 dat tussen de motorbehuizing 24 en de compressorelementbehuizing 27 voorzien is.

[108] De motorbehuizing 24, de compressorbehuizing 27 en het tussengelegen behui- zingscompartiment 43 vormen samen de compressorsamenstelbehuizing 44.

[109] De combinatie van de onderling verbonden motoras 7 en compressorrotoras 33 en de directe koppeling 40 kan als een samengestelde aandrijfas 45 beschouwd worden.

[110] In de uitvoeringsvorm van figuur 3 is de directe koppeling 40 tussen de motoras 7 en de compressorrotoras 33 een flexibele, directe koppeling 46. Doorgaans zal een dergelijke flexibele, directe koppeling 46 één of meer dempingselementen omvatten, die aan een dem- ping van trillingen in de drive train bijdragen en kleine uitlijnfouten tussen de betreffende as- sen 7 en 33 kunnen opvangen.

[111] Aangezien in dit geval een flexibele, directe koppeling 46 gebruikt wordt, wordt de rotoras 7 door middel van een paar motoraslagers 47 en 48 draaibaar in de motorbehuizing 24 ondersteund.

[112] Het resultaat is dat de compressorrotor 6 van het compressorelement 3 direct door de motoras 7 aangedreven wordt. De andere compressorrotor 5 wordt indirect aangedre- ven door middel van de interactie tussen een aantal distributietandwielen 49 en 50, dat op een niet-aandrijfuiteinde 51 van respectievelijk de compressorrotoras 32 en de compressorrotoras 33 gemonteerd is.

[113] Tot slot, is aan een niet-aandrijfzijde 52 van de motor 2, d.w.z. de zijde tegenover de aandrijfzijde 9 waar de motor 2 met het compressorelement 3 gekoppeld is, het compres- sorsamenstel 1 verder van een oliepomp 18 voorzien. Deze oliepomp 18 is ditmaal in de mo- torbehuizing 24 geïntegreerd of is op de motorbehuizing 24 of op een motorbehuizingsafdek- king van die motorbehuizing 24 gemonteerd.

[114] Belangrijk voor de uitvinding is het kenmerk dat deze oliepomp 18 direct op de motoras 7 van de elektromotor 2 of meer in het algemeen op de samengestelde aandrijfas 45 of op een andere compressorrotoras 32 van het compressorelement 3 gemonteerd is. Op die wijze wordt een zeer diepgaande integratie van de oliepomp 18 in het compressorsamenstel 1 verkregen en kan een zeer compact ontwerp van het compressorsamenstel gerealiseerd wor- den.

[115] Zoals in de inleiding uitgelegd is, is de keuze om de oliepomp 18 direct op één van ; de hiervoor genoemde assen 7, 32 of 45 te monteren verre van vanzelfsprekend, aangezien deze assen 7, 32 of 45 bij zeer hoge toerentallen draaien.

[116] De oliepomp 18 is natuurlijk bedoeld om een aandrijfkracht voor het circuleren van olie 53 in een oliecirculatiesysteem 20 van het compressorsamenstel 1 te voorzien. Dit oliecirculatiesysteem 20 is bedoeld voor het voorzien van olie 53 aan componenten van het compressorsamenstel 1 voor smeringsdoeleinden of voor koelingsdoeleinden, of beide.

[117] Olie 53 wordt bij de oliepompinlaat 54 aangezogen doorheen een zuigleiding 55 vanuit een oliereservoir 21 of oliecarter 21 dat bij voorkeur tevens in de compressorsamenstel- behuizing 44 geïntegreerd is, bijvoorbeeld door direct onder de motorbehuizing 24 gemon- teerd te zijn. De olie wordt verder doorheen een oliepompdrukleiding 56 naar de betreffende componenten van het compressorsamenstel 1 gepompt en naar het oliereservoir of oliecarter 21 geretourneerd. In het oliecirculatiesysteem 20 is er meestal ook een oliekoeler en oliefilter, die in de figuren weergegeven zijn.

[118] Componenten van het compressorsamenstel 1 die doorgaans smering nodig heb- ben, zijn bijvoorbeeld lagers, zoals motoraslagers 47 en 48 of compressorrotoraslagers 36 tot 39, of zijn tandwielen, zoals distributietandwielen 32 en 33. Een component die koeling nodig heeft is bijvoorbeeld de elektromotor 2, gecomprimeerd fluïidum 30 bij een uitlaat 31 van het compressorelement 3, het compressorelement 3 zelf of andere elementen van het compres- sorsamenstei 1. {119] Het is duidelijk dat een dergelijke uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel 1 volgens de uitvinding zeer interessant is doordat een zeer uitgebreide integratie van compo- nenten in het compressorsamenstel gerealiseerd wordt.

[120] Figuur 4 illustreert echter een andere uitvoeringsvorm van een compressorsamen- stel volgens de uitvinding waarbij elementen nog meer geïntegreerd zijn of waarbij sommige elementen geëlimineerd zijn in vergelijking met de uitvoeringsvorm van figuur 3.

[121] In dit geval zijn de motoras 7 en de compressorrotoras 33 opnieuw met elkaar ver- bonden door middel van een directe koppeling 40, maar is de directe koppeling 40 ditmaal een starre, directe koppeling 57.

[122] In het voorbeeld van figuur 4 is deze starre, directe koppeling 57 tussen de mo- toras 7 en de compressorrotoras 33 een starre, geperste koppeling of een starre heat-shrinked koppeling 57.

[123] In een eerste stap voor het realiseren van deze starre, directe koppeling 57 wordt : het uiteinde 8 van de motoras 7 verwarmd om zijn radiale afmeting te vergroten. Vervolgens wordt dit verwarmde uiteinde 8 met vergrote radiale afmeting over het uiteinde 42 van de compressorrotoras 33 gebracht. Na afkoeling wordt het uiteinde 8 van de motoras geshrinked en wordt een stevige starre onderlinge verbinding tussen de motoras 7 en de compressorro- toras 33 verkregen.

[124] Een ander verschil met de uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel volgens de in figuur 3 weergegeven uitvinding, is dat in de uitvoeringsvorm van figuur 4 de motoras 7 door slechts een enkel motoraslager 58 draaibaar in de motorbehuizing 24 ondersteund wordt. In feite dient de combinatie van de motoras 7 en de compressorrotoras 33, die door de starre, directe koppeling 57 star met elkaar verbonden zijn, beschouwd te worden als een starre samengestelde aandrijfas 45, die door het paar lagers 38 en 39 (van de compressorrotor 6) in de compressorelementbehuizing 27 en door het enkele motoraslager 58 in de motorbe- huizing 24 draaibaar ondersteund wordt.

[125] Natuurlijk zouden andere configuraties van lagersamenstellen toegepast kunnen worden voor het ondersteunen van de starre samengestelde aandrijfas 45.

[126] Figuur 5 geeft een uitvoeringsvorm weer van een compressorsamenstel 1 volgens de uitvinding, waarbij het compressorsamenstel 1 een meertraps compressorsamenstel 59 is, in het bijzonder een tweetraps compressorsamenstel 59 dat een eerste compressortrap 60 en een tweede compressortrap 61 omvat.

[127] De eerste compressortrap 60 en de tweede compressortrap 61 zijn elk uitgevoerd als een compressorsamenstel 1 die elk een exacte kopie van de in figuur 4 weergegeven uit- voeringsvorm zijn.

[128] De trappen 60 en 61 zijn in serie geschakeld. Hiertoe is de compressoruitlaat 31 van het compressorelement 3 van de eerste trap 60 door middel van een fluïdumkanaal 62 met de compressorinlaat 29 van het compressorelement 3 van de tweede trap 61 verbonden.

Op die manier wordt gecomprimeerd fluïdum 30, dat in de eerste trap 60 gecomprimeerd is, toegevoerd aan de inlaat 29 van de tweede trap 61 waar het verder gecomprimeerd wordt en bij de compressoruitlaat 30 van het compressorelement 3 van de tweede trap 61 afgevoerd wordt.

[129] Eike compressortrap 60 of 61 omvat een motor 2 met een motoras 7 en een com- pressorelement 33, evenals een oliepomp 18 die beide door de motoras 7 aangedreven wor- den. De motoras 7 van elke compressortrap 60 of 61 is door middel van een directe koppeling 40 met een rotoras 33 van het betreffende compressorelement 3 verbonden om zo een sa- mengestelde aandrijfas 45 te vormen. De oliepomp 18 van elke compressortrap 60 of 61 is in 9 dit geval direct op de samengestelde aandrijfas 45 gemonteerd, maar deze oliepompen 18 kunnen evengoed op een andere rotoras 32 van het betreffende compressorelement 3 van een dergelijke compressortrap 60 of 61 gemonteerd zijn.

[130] Elke compressortrap 60 of 61 omvat een afzonderlijk oliecirculatiesysteem 20 dat de betreffende oliepomp 18 van die compressortrap 60 of 61 omvat, zodat er geen olie 53 tus- sen de oliecirculatiesystemen 20 van de verschillende compressortrappen 60 of 61 van het meertraps compressorsamenstel 59 uitgewisseld wordt. Op die manier wordt kruisverontreini- ging duidelijk vermeden.

[131] Zoals in het voorbeeld van figuur 4 worden de motorassen 7 van elke compressor- trap 60 of 61 van het meertraps compressorsamenstel 59 door een enkel lager 58 onder- steund.

[132] Volgens de uitvinding is een oliepomp 18 van het compressorsamenstel 1 bij voor- keur een gerotorpomp 63. Een dergelijk type oliepomp 18 is In figuur 6 geïllustreerd. Een gero- torpomp 63 is een verdringerpomp die een binnenrotor 64 en een buitenrotor 65 omvat. De binnenrotor 64 heeft n tanden 66, d.w.z. in het weergegeven geval 7 tanden, terwijl de buiten- rotor 65 n+1 tanden 67 heeft, in dit geval dus 8 tanden 87.

[133] De rotoren 64 en 65 roteren rondom hun centrale as, respectievelijk centrale as A en centrale as B, die niet samenvallen, maar op enige afstand van elkaar staan. Gedurende de draaiing nemen de volumes 68 tussen de tanden 66 van de binnenrotor 64 en de tanden 67 van de buitenrotor 65 permanent af en toe, wat in de pompwerking resulteert.

[134] Een groot voordeel van een dergelijke gerotorpomp 63 is dat deze in relatief kleine afmetingen gemaakt kan worden, en een zeer robuuste en betrouwbare pomp met uitste- kende cavitatie-eigenschappen is.

[135] Figuur 7 illustreert een andere uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel 1 volgens de uitvinding waarbij wederom een starre, directe koppeling 57 toegepast is voor het verbinden van de motoras 7 van de motor 2 van het compressorsamenstel 1 met een compres- sorrotoras 33 van een compressoreiement 3 van het compressorsamenstel 1.

[136] In het geïllustreerde voorbeeld van figuur 7, voor het vormen van de starre koppe- ling 57 tussen de motoras 7 en de compressorrotoras 33, is één van de motoras 7 en de com- pressorrotoras 33 uitgevoerd als een holle as 69 centraal omvattende een zich axiaal uitstrek- kend kanaal 70 dat zich doorheen de holle as 69 uitstrekt,

[137] In het geval van figuur 7 is de motoras 7 als een holle as 69 uitgevoerd. In het zich axiaal uitstrekkende kanaal 70 van de holle as 69 is een verbindingsbout 71 voorzien die zich met een eerste uiteinde 72 uitstrekt in het andere van de motoras 7 en compressorrotoras 33, die niet als holle as 69 of niet-holle as 73 uitgevoerd is. Deze niet-holle as 73 is in het hier be- sproken voorbeeld de compressorrotoras 33.

[138] De verbindingsbout 71 is met zijn eerste uiteinde 72 vast met genoemde niet-holle as 73 verbonden. In het geïllustreerde voorbeeld van figuur 7 is deze vaste verbinding in het bijzonder gerealiseerd bij het vrije uiteinde 42 van de compressorrotoras 33.

[139] De onderlinge verbinding tussen het eerste uiteinde 72 van de verbindingsbout 71 en het vrije uiteinde 42 van de rotoras 33 van de compressor is in figuur 8 in meer detail geïllu- streerd. Om die reden is de niet-holle as 73 voorzien van een binnendraadgat 74 voor het op- nemen van het eerste uiteinde 72 van de verbindingsbout 71, welk eerste uiteinde 72 van de verbindingsbout 71 voorzien is van buitendraad 75 dat met de binnendraad 74 in de niet-holle as 73 kan samenwerken.

[140] Bij het tegenovergelegen tweede uiteinde 76 van de verbindingsbout 71 is een — spanmiddel 77 voorzien voor het spannen van de verbindingsbout 71 ten opzichte van de holle as 69. In figuur 9 is dit in meer detail geïllustreerd. Het tweede uiteinde 76 van de verbindings- bout 71 is voorzien van buitendraad 78 dat met een moer 79 met een binnendraad 80 kan sa- menwerken, voor het aandraaien van de verbindingsbout 71 door het uitoefenen van een kracht tegen de holle as 69, wat in dit geval de motoras 7 is.

[141] Figuren 10 en 12 illustreren een uitvoeringsvorm waarin de starre, directe verbin- ding 57 tussen de motoras 7 en de compressorrotoras 33 verbeterd is, in vergelijking met het geval waarbij een starre, directe koppeling 57 gerealiseerd wordt en koppel overgedragen wordt door het voorspannen van de motoras 7 en compressorrotoras 17 voor het creëren van een klemkracht F door middel van een verbindingsbout 71 en een spanmiddel 77. In het bij- zonder wordt de benodigde klemkracht F voor het verzekeren van een goede koppelover- dracht over de koppeling 57 en voor een goede werking van de starre, directe koppeling 57 verlaagd met behulp van een zogenaamde Hirth-koppeling of vertanding 81 tussen of bij de eindvlakken 82 en 83 van de motoras 7 en de compressorrotoras 33.

[142] Zoals duidelijker in figuur 12 weergegeven is, wordt een dergelijke Hirth-vertan- ding 81 gerealiseerd door de eindvlakken 82 en 83 van de motoras 7 en de compressorrotoras 33 met complementaire, in elkaar grijpende tanden 84 uit te voeren, die verhinderen dat de eindvlakken 82 en 83 ten opzichte van elkaar draaien in de in elkaar gegrepen status. Het is duidelijk dat er geen zeer grote axiaal gerichte klemkracht F nodig is om een dergelijk draaiend slippen vanaf de eindvlakken 82 en 83 ten opzichte van elkaar te voorkomen.

[143] Een andere alternatieve oplossing waarbij de starre, directe koppeling 57 een nog meer in elkaar gegrepen koppeling is, zou gerealiseerd kunnen worden door de starre, directe koppeling 57 als een spiekoppeling uit te voeren. In dat geval is één van de uiteinden van de motoras 7 en de compressorrotoras 33 voorzien van zich axiaal uitstrekkende tanden die op de buitenomtrek aangebracht zijn, en die complementair aan zich axiaal uitstrekkende groeven zijn die inwendig in de andere uiteinden van de motoras 7 en de compressorrotoras 33 aange- bracht zijn. Voor het star en direct koppelen van de motoras 7 en compressorrotoras 33 en voor het overbrengen van koppel tussen de assen 7 en 33, zijn genoemde tanden in de zich axiaal uitstrekkende groeven ingebracht. In deze configuratie is er duidelijk geen gevaar voor slip tussen de eindvlakken van de motoras 7 en de compressorrotoras 33.

[144] In weer andere uitvoeringsvormen van een compressorsamenstel 1 volgens de uit- vinding kan een starre, directe koppeling 57 tussen de motoras 7 en de compressorrotoras 33 gerealiseerd worden met andere complementaire vormen die een betrouwbare koppelover- dracht waarborgen.

[145] Figuren 11 en 13 illustreren een andere uitvoeringsvorm waarbij de wrijving tussen de eindvlakken 82 en 83 van de betreffende assen 7 en 33 minder ingrijpend is door middel van een wrijvingsschijf 85 die een soort platte schijfvormige ring 85 is met opgeruwde zijvlak- ken 86 en die tussen de betreffende kopvlakken 82 en 83 gemonteerd is. De zijvlakken 86 wor- den bijvoorbeeld opgeruwd door deeltjes zoals diamantkristallen of andere deeltjes in de be- treffende zijvlakken 86 in te bedden of door de zijvlakken 86 te voorzien van een dwarsdoor- snedeprofiel dat niet vlak of glad is.

[146] Figuur 14 geeft een alternatieve en verbeterde uitvoeringsvorm weer van een compressorsamenstel 1 volgens de uitvinding voor de in figuur 7 weergegeven uitvoerings- vorm.

[147] In de in figuur 7 weergegeven uitvoeringsvorm is de oliepomp 18 namelijk gemon- teerd op de samengestelde aandrijfas 45 op het motorasdeel 7 dat als holle as 69 uitgevoerd is. Dit kan problematisch zijn doordat de holle as 69 van een voldoende grote wanddikte T of buitendiameter D voorzien dient te zijn. Wanneer de buitenafmetingen van de motoras 7 ver- groot worden, heeft dit ook gevolgen voor een oliepomp 18 die over die motoras 7 gemon- teerd wordt. Met name in het geval van de hoge toerentallen die in compressortoepassingen toegepast worden, is het vergroten van de afmetingen van de oliepomp 18 problematisch en resulteert dit in hoge snelheden bij de rotorpunten 64 / 66 van de oliepomp 18, wat zelfs kan plaatsvinden wanneer een gerotorpomp 63 gebruikt wordt, en resulteert in cavitatie in de ver- : pompte olie 53.

[148] Om een dergelijke situatie te voorkomen is in de in figuur 14 weergegeven uitvoe- ringsvorm van de oliepomp 18 over een vrij uiteinde 87 bij de niet-aangedreven zijde 52 van de compressorrotoras 33 gemonteerd, die in deze uitvoeringsvorm nog steeds het niet-holle as- deel 73 van de samengestelde aandrijfas 45 vormt. Dit vrije uiteinde 87 strekt zich uit de be- huizing van het compressorelement 27 uit. Op die wijze wordt gewaarborgd dat de oliepomp over een monolithische, volledig gematerialiseerde, niet-holle of massieve as 73 of monoli- thisch, niet-hol, massief deel 88 van een dergelijke as 73 gemonteerd wordt. Deze as 73 of dit asdeel 88 kan daarom mogelijk uitgevoerd worden met kleinere buitenafmetingen, die kleiner zijn dan de buitenafmetingen van het holle asdeel 69 van de samengestelde aandrijfas 45.

[149] De stevigheid van de compressorrotoras 33, die als een niet-holle as 73 uitgevoerd is, resulteert ook in een verbeterde stijfheid.

[150] Anderzijds kan de binnendiameter en/of buitendiameter van de holle as 69 (wat de motoras 7 is) vergroot worden, aangezien er aan die zijde van de samengestelde aandrijfas 45 geen beperkingen meer opgelegd worden door de vereisten van beperkte afmetingen van de oliepomp 18 om cavitatie te voorkomen. Als gevolg hiervan kan de verbindingsbout 71 met een grotere radiale afmeting uitgevoerd worden en kan een hogere voorbelasting tussen de motoras 7 en de compressorrotoras 33 toegepast worden. Dit resulteert ook in grotere veilig- heidsmarges.

[151] In figuren 15 en 17 zijn weer andere uitvoeringsvormen van een compressorsa- menstel 1 volgens de uitvinding geïllustreerd, waarbij hetzelfde uitgangspunt toegepast is.

[152] In de uitvoeringsvorm van figuur 15 is de oliepomp over een vrij uiteinde 89 van de andere compressorrotoras 32 van het compressorelement 3 gemonteerd, welke compressor- rotoras 32 geen deel uitmaakt van de samengestelde aandrijfas 45, die nog steeds uit een on- derlinge verbinding van de compressorrotoras 33 en de motoras 7 samengesteld is door mid- del van een starre, directe koppeling 57. De motoras 7 is nog steeds als holle as 69 met verbin-

dingsbout 71 uitgevoerd. De oliepomp 18 is nogmaals, zoals in het voorbeeld van figuur 14, ge- monteerd over een monolithisch, niet-hol deel 88 van de compressorrotoras 31, welke as ove- rigens geheel ais een niet-holle as 73 uitgevoerd is.

[153] De in figuur 16 geïllustreerde uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel 1 volgens de uitvinding verschilt van de vorige in figuur 15 weergegeven uitvoeringsvorm door- dat ditmaal de samengestelde aandrijfas 45 samengesteld is vanuit een holle as 69 die de com- pressorrotoras 33 is en een niet-holle as 73 die de motoras 7 is, die door middel van een starre, directe koppeling 57 onderling verbonden zijn. De compressorrotoras 33 is voorzien van een zich axiaal uitstrekkend kanaal 70 dat zich doorheen de holle as 69 uitstrekt. In het zich axiaal uitstrekkende kanaal 70 van de holle as 69, dat door deze compressorrotoras 33 ge- vormd wordt, is een verbindingsbout 71 voorzien. Deze verbindingsbout 71 strekt zich met een eerste uiteinde 72 uit in de motoras 7, wat ditmaal de niet-holle as 73 is. De verbindingsbout 71 is, op soortgelijke wijze als in de voorgaande gevallen, bij dit eerste uiteinde 72 vast met de niet-holle as 73 verbonden. Bij het tegenovergelegen tweede uiteinde 76 van de verbindings- bout 71 is een spanmiddel 77 voorzien voor het spannen van de verbindingsbout 71 ten op- zichte van de holle as 69.

[154] De oliepomp 18 is nog steeds op de monolithische, volledig gematerialiseerde, niet-holle compressorrotoras 31 van de andere rotor 5 gemonteerd.

[155] De uitvoeringsvorm van een compressorsamenstel 1 volgens de in figuur 17 weer- gegeven uitvinding is gelijk aan de uitvoeringsvormen van figuren 7 en 16. De overeenkomst met de uitvoeringsvorm van figuur 7 is dat de oliepomp 18 bij een niet-aandrijfzijde 52 van de motor 2 op de motoras 7 gemonteerd is. De overeenkomst met de uitvoeringsvorm van figuur 16 is dat de motoras 7 uitgevoerd is als een niet-holle as 73, die met de compressorrotoras 33 verbonden is. Deze compressorrotoras 33 is wederom een holle as 69 met centraal kanaal 70 en verbindingsbout 71, die door middel van een starre, directe verbinding 57 direct met de motoras 7 verbonden is. De oliepomp 18 is daarom wederom op een monolithisch, niet-hol deel 88 van een as 7 gemonteerd.

[156] De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de uitvoeringsvormen van een com- pressorsamenstel 1 zoals hiervoor beschreven is, maar een dergelijk compressorsamenstel 1 kan op veel verschillende wijzen toegepast en geïmplementeerd worden zonder van het toe- passingsgebied van de uitvinding af te wijken.

Claims (18)

CONCLUSIES

1. Compressorsamenstel (1) omvattende een motor (2) met een motoras (7) die ten minste één compressorrotor (5, 6) van een compressorelement (3) aandrijft, alsmede een olie- pomp (18, 63} voor het pompen van olie (53} doorheen een oliecirculatiesysteem (20) van het compressorsamenstel (1}, met het kenmerk, dat de voornoemde ten minste één : compressorrotor (6) een compressorrotordeel (35) omvat, dat gemonteerd is op een compressorrotoras (33) die door middel van een directe koppeling (40) met de motoras (7) verbonden is om een samengestelde aandrijfas (45) te vormen en dat de oliepomp (18) direct op de samengestelde aandrijfas (45) of op een andere compressorrotoras (32) van een compressorelement (3) van het compressorsamenstel (1) gemonteerd is.

2, Compressorsamenstel (1} volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de oliepomp (18) op een monolithische, niet-holle as (73) of monolithisch, niet-hol deel (88) van een as (7, 32 , 33} gemonteerd is.

3. Compressorsamenstel (1) volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de oliepomp (18) gemonteerd is op een niet-aangedreven zijde (51, 52) van de motor (2) of het compres- sorelement (3), tegenover een aangedreven zijde (9) waar de motoras (7) door middel! van de directe koppeling (40) met de betreffende compressorrotoras (33) van het com- pressorelement (3) verbonden is.

4. Compressorsamenstel (1} volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de oliepomp (18) een gerotorpomp (63) is.

5. Compressorsamenstel (1) volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de directe koppeling (40) een flexibele koppeling (46) is.

6. Compressorsamenstel {1} volgens één of meer van conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat de directe koppeling (40) tussen de motoras (7) en de compressorrotoras (33) een starre koppeling (57) is.

7: Compressorsamenstel (1} volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de starre koppeling (57) tussen de motoras (7) en de compressorrotoras (33) een starre, geperste koppeling of een starre heat-shrinked koppeling is.

8 Compressorsamenstel (1) volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat voor het vor- men van de starre, directe koppeling (57) tussen de motoras (7} en de compressorro- toras (33), één van de motoras (7) en de compressorrotoras (33) uitgevoerd is als holle as (69) die centraal een zich axiaal uitstrekkend kanaal (70) omvat dat zich doorheen de holle as (69) uitstrekt, waarbij in het zich axiaal uitstrekkende kanaal (70) van de holle as (69) een verbindingsbout (71) voorzien is die zich met een eerste uiteinde (72) uitstrekt in de andere van de motoras (7) en compressorrotoras (33) die niet als een holle as of een niet-holle as (73) uitgevoerd is en welke verbindingsbout (71) bij dat eerste uiteinde (72) vast met genoemde niet-holle as (73) verbonden is en waarbij bij het tegenoverge- legen tweede uiteinde (76) van de verbindingsbout (71} een spanmiddel (77) voorzien is voor het spannen van de verbindingsbout {71} ten opzichte van de holle as (69).

9, Compressorsamenstel {1} volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de niet-holle as (73) voorzien is van een binnendraadgat (74) voor het opnemen van het eerste uiteinde {72} van de verbindingsbout (71), welk eerste uiteinde (72) van de verbindingsbout {71} voorzien is van buitendraad (75) dat met de binnendraad (74) in de niet-holle as (73) kan samenwerken.

10. Compressorsamenstel {1} volgens conclusie 8 of 5, met het kenmerk, dat het tweede uiteinde (76) van de verbindingsbout (71) voorzien is van buitendraad (78) die met een moer (79) met een binnendraad {80} kan samenwerken, voor het aandraaien van de ver- bindingsbout (71) door het uitoefenen van een kracht tegen de holle as (69).

11. Compressorsamenstel (1) volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de compressorrotoren (5, 6) van de compressorelementen (3) van het compressorsamenstel {1} compressorrotordelen (34, 35) omvatten die elk op een com- pressorrotoras (32, 33} gemonteerd zijn en dat elk van deze compressorrotorassen (32, 33} door een paar lagers (36-39) ondersteund wordt.

12. Compressorsamenstel (1) volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de motoras (7) ondersteund wordt door een enkel lager (58) of uitsluitend door het paar lagers (38, 39) van de compressorrotoras (33) waarmee de motoras (7) door middel van de directe koppeling (40) direct verbonden is.

13. Compressorsamenstel (1) volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het compressorelement (3} van het compressorsamenstel (1) een olievrije of olieloze compressor (3) is.

14. Compressorsamenstel (1) volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het compressorelement (3) van het compressorsamenstel {1} een com- pressorelement (3) met dubbele rotor is.

15, Compressorsamenstel (1} volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het compressorelement (3) van het compressorsamenstel (1) een tand- of schroefcompressorelement {3} is.

16. Compressorsamenstel (1} volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de motor (2) van het compressorsamenstel (1} een elektromotor {2} is die een motorstator (26} omvat die in een motorbehuizing (24) ingebracht is en een motor- rotor (25) die gemonteerd is op de motoras (7} die zich doorheen de motorstator (26) uitstrekt.

17. Compressorsamenstel (1) volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het compressorsamenstel (1} een meertraps compressorsamenstel (59) is dat ten minste een eerste compressortrap (60) en een tweede compressortrap (61) om- vat, waarbij elke trap (60, 61) door een compressorsamenstel (1) volgens één of meer van conclusies 1 tot 16 gevormd wordt, waarbij elke compressortrap (60, 61) een motor (2} met een motoras (7) omvat en een compressorelement (3) alsmede een oliepomp (18), die beide door de motoras (7) aangedreven worden, waarbij de motoras (7) door middel van een directe koppeling (40) met een rotoras (33) van het betreffende com- pressorelement {3} verbonden is om een samengestelde aandrijfas (45) te vormen en waarbij de oliepomp (18) direct op de samengestelde aandrijfas (45) of op een andere rotoras (32) van het betreffende compressorelement (3} van de compressortrap (60, 61}

gemonteerd is, en waarbij elke compressortrap (60, 61) een afzonderlijk oliecirculatie- systeem {20} omvat dat de betreffende oliepomp (18) van die compressortrap (60, 61} omvat, op zodanige wijze dat er geen olie (53) tussen oliecirculatiesystemen (20) van verschillende compressortrappen (60, 61} van het meertraps compressorsamenstel (59} uitgewisseld wordt.

18. Compressorsamenstel {1} volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de motoras {7} van elke compressortrap {60, 61} van het meertraps compressorsamenstel {59} door een enkel lager {58} ondersteund wordt.