FI61231C - Vaetskeringpump eller -kompressor - Google Patents

Description

R56F71 ΓBl (11, KUULUTUSJULKAISU ,0 -7 1 jBg lBJ (11) utlAggningsskrift 6ΊΖ0Ί C Patentti rayönnetty 10 06 1932 ^ Patent meddelat ^ " ^ (51) Kv.lk.3/lnt.CI.3 F 04 C 19/00 SUOMI —FINLAND (21) P»t*nttlh«k*mu.-PK«ntw*eknl»f 763203 (Jl) hmhm-mmp*. 09.11.76 * ' (23) Alkupllvt—GUtlfhtttdag 09.11-76 (11) Tullut JulklMksI — Hiivit offantllg 11.03· 77

Patentti· ja rekisterihallitus .... M, , . ,,,..

_ ' (41) Nihtivlkslpanon jt kuuLjulkaltun pvm. — - _

Patent- och registerstyrelsen Ansökan uttagd och uti.ikriftan publicarad 26.02.Ö2 (32)(33)(31) Pyydetty «uoHcwis—Bagird prtorttat 10.11.73 USA(US) 6308U5 Toteennäytetty-Styrkt (71) The Nash Engineering Company, 310 Wilson Avenue, Norwalk, Connecticut Ο6856, USA(US) (72) Harold K. Haavik, South Norwalk, Connecticut, USA(US) (7*0 Oy Jalo Ant-Wuorinen Ah (5**) Nesterengaspumppu tai -kompressori - Vatskeringpump eller -kompressor Tämä keksintö kohdistuu nesterengaspumppuihin ja -kompresso-reihin. Tällaiset laitteet ovat sinänsä tunnettuja ja ne käsittävät periaatteellisesti roottorin, jossa on useita pitkittäissuuntaisia, pääasiassa säteen suuntaan sijoitettuja siipiä, jotka määrittävät laitteen työtilat. Roottori on asennettu epäkeskeiseen pesään ja pesään syötetty nestetiiviste syntyy tunnetulla tavalla roottorin aiheuttaman keskipakovoiman avulla muodostaen pesää seu-raavan renkaan. Koska pesä on epäkeskinen, lähestyy rengasneste vuoronperään roottorin akselia ja etääntyy siitä aikaansaaden pump-puvaikutuksen työtiloissa.

Keksinnön kohteena on nesterengaspumppu- tai kompressorityyppi, joka käsittää pesän ja pesään pyöriväksi asennetun roottorin sekä nesterenkaan, joka myös saatetaan pyörimisliikkeeseen pesään sijoitetun käämin indusoimalla pyörivällä kentällä, jolloin pyörivä nes-terengas aikaansaa roottorin pyörimisen.

Tämäntyyppinen pumppu tai kompressori on kuvattu brittiläisessä patentissa 1 161 950. Kyseisessä pumpussa käytetään nesterenkaan 2 *1231 aikaansaamiseen sähköisesti johtavaa tiivistysnestettä. Tämäntyyppinen pumppu sopii kuitenkin käytettäväksi vain erittäin korkeissa lämpötiloissa ja aikaansaa tällöin pumpattavaan kuumaan kaasuun suuren paineennousun. Sähköisesti johtava tiivistysneste muodostuu sulasta metallista, jona käytetään erityisesti sinkkiä tai natriumia, ts. metalleja, jotka eivät ole ferromagneettisia. Käyttömoottorina toimii induktiomoottori, jolloin roottorin kanssa muodostetaan vastakkaissuuntainen magneettikenttä. Tätä tarkoitusta varten on välttämätöntä aikaansaada kiertävään magneettikenttään kiertävä virta, jolloin kiertävä virta aikaansaa roottorissa magneettikentän, joka staattorikentän pyörimisen kanssa aikaansaa roottorinesteen pyörimisliikkeen. Jotta indusoidut sähkövirrat voivat muodostaa tarvittavat roottorimagneettikentät, edellytetään tämänkaltaiselta laitteelta kahta toimintamallia, joista ensimmäisenä on se, että sähkövirta indusoidaan suoraan roottorinesteeseen sekä toisena se, että moottorissa olevat koskettimet johtavat virran suoraan sähköisesti johtavaan nesteeseen.

Tämäntyyppisiin nesterengaspumppuihin ja -kompressoreihin liittyy haittapuolina, että ne ovat käyttökelpoisia vain rajoitettuihin tarkoituksiin ja ovat myös suhteellisen kallisrakenteisia. Tämä johtuu ennenkaikkea niiden toiminnan vaatimasta korkeasta lämpötilasta, josta on seurauksena sulan sinkin ja natriumin aiheuttamat rasitukset.

Näihin tunnetun tekniikan mukaisiin nesterengaspumppuihin ja -kompressoreihin on saatu olennainen parannus käyttämällä rengas-nesteenä sähköisesti johtamatonta ferromagneettista nestettä, joka neste voi olla sinänsä tunnettua.

Tämän keksinnön muut edut ja tunnusmerkit ilmenevät seuraavas-sa selostetuista keksinnön rakennemuodoista.

Kuvio 1 esittää aksiaalipoikkileikkausta tämän keksinnön mukaisesta sivuaukkompompressorista; ja kuvio 2 säteensuuntaista poikkileikkausta kuvion 1 mukaisesta kompressorista.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetty yksikkö on kompressori, joskin on ilmeistä, että suhteellisen pienillä muutoksilla, jotka ammattimies helposti kykenee suorittamaan, yksikköä voidaan käyttää tyhjöpump-puna.

61231

Kompressori käsittää laakerin tukirakenteen 10, jossa on jalus-taosa 12. Tukirakenteessa on kaksi laakeripintaa 14 ja 16, joihin on asennettu laakerit 18 ja 20 akselin 22 kannattamiseksi. Akseliin 22 on kiilaliitoksen avulla kiinnitetty roottori 24, jossa on napa 26 sekä useita pääasiassa säteensuuntaisia ja pitkittäissuunnassa kulkevia siipiä 28, joiden aksiaalireunojen 30 ja laakereiden tukirakenteen 10 pinnan 32 välissä on välys tai jotka ovat liukukoske-tuksessa keskenään ja sama pätee aksiaalireunojen ja aukkolevyn sekä päätyrakenteen 34 pinnan suhteen.

Roottorin vastakkaisella aksiaalipuolella sijaitsee aukkolevy ja päätyrakenne 34 ja aukkolevyssä on menoaukko 36, joka johtaa poistokanavaan 38 sekä tuloaukko 40, johon pumpattava kaasu syötetään tulokanavan 42 kautta.

Laakerin tukirakenteen 10 ja aukkolevy/päätyrakenteen 34 välissä on ympyränmuotoinen, lohkon määrittävä pesä 44, jonka keskiakse-li sijaitsee välimatkan päässä akselista 22.

Lohkon määrittävän pesän 44 ympärillä on renkaanmuotoinen kää-mikotelo 46, johon käämitys 48 on sijoitettu, joka on kytketty muodostamaan monivaihemoottorin staattorin, ja tämän moottorin roottori muodostuu ferromagneettisesta rengasnesteestä, joka syötetään lohkon sisältävään pesään kuten seuraavassa selitetään.

Käämien magnetoituessa magneettikenttä kehittyy pesässä olevassa nesteessä ja tämä neste muodostaa pyörivän renkaan, joka asettuu pesän 44 sisäpinnalle. Renkaan ja roottorin siipien yhteistoiminta aikaansaa roottorin pyörimisen ja koska pesä ja roottori ovat epä-keskeisiä, lähestyy rengas roottorin napaa ja erkanee siitä ja synnyttää pumpputoiminnan roottorin vierekkäisten siipien välissä olevissa työtiloissa, jolloin kaasua virtaa kanavan 42 läpi ja aukon 40 kautta työtiloihin ja poistuu menoaukon 36 kautta poistokanavaa 38 pitkin.

Tämän keksinnön mukaisia pumppujen ja kompressoreiden renkaan ferromagneettisia nesteitä valmistaa Ferro-Fluidic Co., Burlington, Mass., USA. Nämä nesteet ovat oleellisesti mangeettisten hiukkasten kolloideja, jotka on dispergoitu kantajanesteeseen. Nämä nesteet ovat ultrastabiileja ja magneettiset hiukkaset eivät sellaisenaan erotu perusnesteestä keskipakovoiman vaikutuksesta, jolle ne ovat alttiina tämän keksinnön mukaisissa pumpuissa ja kompressoreissa.

4 61 231

Lisäksi tämän keksinnön mukaan käytettävät nesteet on valittu niin, että ne ovat inerttejä pumpuissa ja kompressoreissa käsiteltävän kaasun suhteen.

Näitä nesteitä on saatavissa eri perustaisina, kuten esimerkiksi diesteriperustaisina, hiilivetyperustaisina, fluorikarboniperus-taisina, esteri-, vesi-, polyfenyyli-eetteri-, ja petroliperustai-sina. Tietyn perustan valitseminen riippuu tietenkin pumpun ja kompressorin käyttötarkoituksesta ja ympäristöstä. Yleensä pidetään toivottavana valita sellainen perusta, joka on voitelukykyinen. Tällaisia nesteitä on selotettu "Mechanical Engineering"-lehden helmi-ja huhtikuun numeroissa vuodelta 1975, joista yksityiskohtaisemmat tiedot ovat saatavissa.

Käytetystä nesteestä riippuen saattaa olla toivottavaa tai jopa välttämätöntä varmistua siitä, että kompressorin tai pumpun käsittelemä väliainelauhde ei vaikuta siihen haitallisesti. Tämä tarkoitusta varten voidaan käyttää mitä tahansa kilpailukykyistä laitetta väliaineen kuivaamiseksi ennenkuin se joutuu kompressoriin tai pumppuun, kuten esimerkiksi lauhdutinta ja jolloin olosuhteiden salliessa pumpun tai kompressorin voidaan antaa käytä kuumana väliaineessa mahdollisesti olevan nestekomponentin keittämiseksi pois, tai mahdollinen lauhde erottaa ferromagneettisesta nesteestä sen jälkeen, kun nämä aineet ovat poistuneet pumpusta tai kompressorista.

On ilmeistä, että käämitykset valitaan ko. pumpun tai kompressorin tehotarpeen mukaan. Soveliain järjestelmä on monivaihetyyp-pinen käämitys, mutta on selvää, että yksivaihetyyppinen tai jopa tasavirtakäämitykset ovat tehokkaista.

On myöskin ilmeistä, että rengasneste on varsin kallista ja tästä syystä on välttämätöntä käyttää laitetta sen rengasnesteosan talteenottamiseksi, joka virtaa ulos menoaukon kautta pumpatun kaasun kanssa. Tätä tarkoitusta varten voidaan käyttää separaattoria, joka voi olla tavanomaista tyyppiä, kuten standardimainen neste/ kaasu-separaattori, joita yleensä käytetään tällaisia tarkoituksia varten, tai nesteen magneettisuuden huomioonottaen voidaan käyttää magneettiseparaattoria.