NO115175B - - Google Patents

Description

Skruehjulsanordning for kompresjon eller ekspansjon av et gassformig medium.

Nærværende oppfinnelse gjelder en skruehjulsanordning bestående av et hus som omslutter et sett rotorer som har samvirkende kammer og spor, hvilket hus med en kapslingsdel omslutter rotorene og er forsynt med innløp og utløp. Den betrak-tede rotoranordning er beregnet for kompresjon eller eventuelt ekspansjon av et gassformig medium og er særlig tenkt an-vendt i utførelser for å arbeide som en lavtrykkskompressor.

Ifølge den vanlige utførelse av rotoranordninger av det slag som er under be-traktning her, består begge rotorene av ett og samme materiale, og vanligvis er også materialet i huset det samme. Hvis, som vanlig, kapslingen for huset og endeplaten fremstilles av atskilte deler oppstår der be-tydelige vanskeligheter under sammen-bygning av disse deler og justering av delene med tilstrekkelig presisjon og til tross for den største nøyaktighet ved fremstillingen er det meget vanskelig å oppnå nøy-aktig sentrering av rotorene i boringene i kapslingen samt ønskelig parallellitet mellom rotorakslene. Fremstillingen blir også meget komplisert, kostbar og tidsødende.

Selv om rotorene og deres boringer i huset blir fremstilt meget nøyaktig kan mangler ved sentrering og visse avvikelser fra parallellitet mellom rotorakslene forekomme. Dette resulteter i at rotorene kan skjære seg fast i hverandre. Det har vist seg at risiko for slik fastkjøring kan elimi-neres ved å fremstille rotorene av inn-byrdes forskjellige materialer. Følgelig kan kammene for den konveksgjengede rotor være fremstilt av plastik eller fibermateriale sammenbundet med et passende bin-demiddel, og hylsen for den konkavgjengede rotor kan være fremstilt av metall, fortrinsvis stål. Det er selvsagt mulig å fremstille den konveksgjengede rotor av metall og den konkavgjengede rotor av ikke me-tallisk materiale.

Ifølge den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen konstrueres rotorene i overensstemmelse med de prinsipper som er fremlagt i norsk patent nr. 76 466, ifølge hvilke kammene for den konveksgjengede rotor stort sett har konvekst tverrsnitt som ligger i det vesentlige utenfor den konveksgjengede rotors delingssirkel og hvor kammene for den konkavgjengede rotor stort sett har konkavt tverrsnitt som ligger i det vesentlige innenfor den konkavgjengede rotors delingssirkel. Profilen for nevnte kammer har en slik krumning at ved rotasjon kommer toppen av hver kon-veksgjenge på den konveksgjengede rotor i berøring eller i tettende nærhet med veggene for det samvirkende spor i den konkavgjengede rotor på et sted innenfor delingssirkelen for den konkavgjengede rotor. Ifølge en modifisert utførelse som likeledes er beskrevet i nevnte patent ligger hoved-delen av kammene for den konveksgjengede rotor utenfor delingssirkelen for den konveksgjengede rotor og har stort sett symmetrisk konvekstkrummet profil og de mindre partier ligger innenfor delingssirkelen for den konveksgjengede rotor og har stort sett symmetrisk konkavt-krummet profil, og størsteparten av kammene for den konkavgjengede rotor Ugger innenfor delingssirkelen for den konkavgjengede rotor og har stort sett symmetrisk konkavt-krummet profil og de mindre partier av hvilken ligger utenfor delingssirkelen for den konkavgjengede retor og har stort sett symmetrisk konvekst krummet profil. For de ytterligere detaljer vedrørende de omtalte profiler skal der henvises til nevnte patent. Anordningen for profilene for kammene og sporene for rotorene som beskrives i nevnte patent er særlig egnet for nærværende type av rotoranordninger og i en viss utstrek-ning kan det sies at de er uunnværlige i den hensikt at de sikrer tilfredsstillende drift av rotoranordningen eller for å mulig-gjøre slik drift i det hele tatt.

Konstruksjonen av en roterende anordning ifølge oppfinnelsen kan på forskjellige måter forenkles og gjøres billigere. Ifølge en slik forenklet utførelsesform drives den konkavgjengede rotor av den konveksgjengede rotor bare ved enkelt inngrep mellom kammene for den konveksgjengede rotor og sporene for den konkavgjengede rotor. P. g. a. dette kan synkroniserings-tannhj ulene sløyfes, hvilket ellers ikke ville være mulig da den konkavgjengede rotor jo må rotere synkront med den konveksgjengede rotor om ikke fastkjøring skal kunne forekomme. Ytterligere forenklinger sammenlignet med de kjente konstruksjo-ner vil fremgå av den etterfølgende beskri-velse av noen utførelsesformer av oppfinnelsen vist på den vedlagte tegningen som eksempler på rotoranordninger egnet for lavtrykkskompressorer.

På tegningen er:

Fig. 1 et vertikalt lengdesnitt etter linjen 1—1 i fig. 2, gjennom en rotoranordning,

fig. 2 et endeoppriss av samme rotor

tatt i projeksjonen 2—2 i fig. 1,

fig. 3 et horisontalt lengdesnitt gjennom den samme rotoranordning tatt etter linjen 3—3 i fig. 2,

fig. 4 er et sideoppriss av den samme

rotoranordning delvis i snitt,

fig. 5 et horisontalt lengdesnitt etter linjen 5—5 i fig. 7 for en modifisert rotoranordning ifølge oppfinnelsen,

fig. 6 et tverrsnitt etter linjen 6—6 i

fig. 5 for den samme rotoranordning,

fig. 7 et vertikalt lengdesnitt etter linjen 7—7 i fig. 6 for den samme rotoranordning.

Rotoranordningen som er vist i fig. 1—4 har et hus 10 bestående av en kapsling 12 og en endeplate 14 fremstilt i ett stykke. Yttersiden av kapslingen er forsynt med kjøleribber 16. I kapslingen er der anordnet 2 boringer 18 og 20 som forløper som vist ved linjene 22 og 24 og som danner boringer for en konveksgj enget rotor 28 forsynt med fire skrueformede, stort sett konvekst forløpende kammer 26, samt en konkavgjenget rotor 32 forsynt med seks skrueformede, i det vesentlige konkavt for-løpende kammer. Virkemåten for en slik skruerotor antas å være kjent for enhver fagmann slik at denne ikke skal nærmere omtales her.

De konveks- og konkavgjengede rotorer, henholdsvis 28 og 32, består av hylser 34 og 36 som er lagt på hver sin spindel 38 og 40, idet hver spindel med de ytre ender 42 er festet til endeplaten 14 i boringer 44 uttatt i denne. Endeplaten danner forsterkede partier 46 rundt spindelendene 42. Disse spindelender er gjenget og låses ved hjelp av muttere 48 ved gjenging mot de forsterkede partier 46 for endeplaten. Spindlene 38 og 40 danner på innsiden av boringene 44 i endeplaten et anlegg 50.

Rotorhylsene 34 og 36 er lagret på lagerringer som er montert på spindlene 38

og 40, og kan f. eks. bestå av kulelagre eller som i det nærværende eksempel et kule-lager 52 og et rullelager 54, idet det første

er anbragt ved lavtrykksenden og det sist-nevnte ved høytrykksenden for rotoren.

Lagerringene 42 og 54 adskilles ved hjelp

av en distansehylse 56. For å låse rotorhylsene 34, 36 til spindlene 38, 40 slik at

de ikke kan gli, er låsemuttere 58 gjenget

på de ytre ender 60 av spindlene og ligger an mot kulelagrene 52, og låseringer 62 av

stål eller lignende materiale er anbragt i fordypninger i de ender av rotorhylsene 34, 36 som vender mot endeplatene 14. Låseringen 62 for den konveksgjengede rotorhylse og låseringen for den konavgjengede rotorhylse festes ved hjelp av skruer 66.

Låseringene 62 tjener også som en del av en tetningskonstruksjon og mellom dem

og endeplaten 14 er der anordnet en tetningsring 68.

De ender av rotorhylsene 34, 36 som ligger fjernt fra endeplaten 14 er dekket med kapsler 70 og 72, idet kapselen 70 for den konveksgjengede rotor er festet ved hjelp av bolter 64 og kapselen for den konkavgjengede rotor er festet ved hjelp av bolter 74. Kapselen 70 for den konveksgjengede rotor er gjort i ett med en aksel 76 som går gjennom en sentral boring 78 i spindelen 38 som bærer den konveksgjengede rotor og tjener som en drivaksel for den konveksgjengede rotor. Den konkavgjengede rotor drives av den konveksgjengede rotor bare ved inngrepet mellom den konveksgjengede rotors kammer og den konkavgjengede rotors spor.

Rotorhylsene er fremstilt av forskjellige materialer og hylsen 34 for den konveksgjengede rotor kan bestå av plastikk-materiale eller av komprimert fibermateriale sammenholdt av et passende binde-middel, f. eks. asbest eller glass- eller sten-ull med en passende, kunstig harpiks som f. eks. fenolaldehydplast eller silikonplast, mens hylsen 36 for den konkavgjengede rotor består av metall eller en legering, fortrinsvis stål e. 1. materiale.

I den viste konstruksjon for rotoranordningen beregnet som en lavtrykkskompressor danner huset et radialt-aksialt for-løpende avløp 80. Innløpet for anordningen er utformet ved den åpne ende 82 for kapslingen 14 og for å hindre en direkte forbindelse mellom innløpet og utløpet er en dekkplate 84 ved hjelp av bolter 86 festet til den åpne kapslingsende, hvilken plate følgelig dekker kapslingens åpning i alle fall så meget at innløps- og utløpsåpningene er avskåret fra direkte forbindelse, men ikke mer enn at der forblir en aksial åpning ved innløps- eller lavtrykkssiden. Inn-løpet 82 begrenses følgelig av den indre kontur av rotorboringene 18 og 20 og kant-profilene 88, 9 og 92 for dekkplaten.

Ved å anordne huset med bare en endeplate for understøttelse av rotorene i deres ene ende kan huset og endeplaten fremstilles i ett stykke eller, hvis det av bestemte grunner skulle være ønskelig, kan det fremstilles som adskilte deler, idet disse så kan sammenfestes til en enhet før drei-ningen av boringene i kapslingen og av boringene i endeplaten for rotorene, hvilken dreining da kan finne sted under samme oppstilling av delene, slik at der sikres en nøyaktig sentrering og parallellitet av akslene. Da de ender av rotorene som ligger fjernt fra endeplaten er fritt avsluttet i en tilsvarende kapslingsåpning vil der ikke forekomme noen sentreringsproblemer i denne ende. Vanskeligheter som ellers ville forekomme ved koordinering av sen-treringen ved den ene endeplate med sen-treringen ved den annen endeplate elimine-res således.

Mellomrommet mellom hver rotorhylse og tilsvarende lagerspindel tilføres et smø-remiddel utenfra ved endeplateenden for anordningen gjennom en tilførselsnippel 94 som er forbundet med en kanal 96 i nevnte spindel. Overskudd av smøremiddel utslipper ved hjelp av sentrifugalvirkningen gjennom en spalte mellom rotorhylsen og lagerspindelen for denne, det nærværende tilfelle er rotorhylsen i den ende som vender mot endeplaten for huset festet til låseringen 62 som er tettende anbragt mot endeplaten for huset ved hjelp av en tetningsring anbragt i en fordypning i endeplaten for huset. Mellom låseringen 62 og et forstørret parti av spindelen er der anordnet en klaring for at overskytende smøremiddel skal kunne sentrifugeres bort fra mellomrommet mellom rotorhylsen og lagerspindelen. Nevnte overskudd av smø-remiddel utslipper til slutt gjennom utløps-kanalen i endeplaten. Den viste anordning for smøringen muliggjør en rikelig smøring uten risiko for varmeledning fra rotorhylsen til hylsespindelen ved hjelp av smø-remiddel som fyller hele rommet mellom disse deler. Anordningen sikrer videre tilstrekkelig smøring av lagrene for rotorhylsene.

På drivakselen 76 for den konveksgjengede rotor kan der være anordnet et overføringshjul. I det viste eksempel består dette av en remskive 98 som er lagret på en kulelagerring og en rullelagerring, henholdsvis 100 og 102, montert på den ytre ende 104 av spindelen 38 som understøtter den konveksgjengede rotor. En låsemutter 106 fester lagrene 100 og 102 som er anordnet med en mellomliggende distansering 108. Remskiven 98 har i den indre ende et anlegg 110 som hviler mot rullelagret 102 og er i den ytre ende ved hjelp av bolter 112 festet til en flens 114 for en hylse 116 montert på den ytre ikke sylindriske ende 118 for drivakselen.

I den roterende anordning som er vist i fig. 5—7 består den konveksgjengede rotor av en hylse 120, f. eks. av fibermateriale sammenbundet ved plastik montert på en aksel 22, f. eks. av stål, og ved hjelp av bolter 124 festet til en flens 126 på akse-len. Den konkavgjengede rotor 128 er gjort av solid stål og begge akselender 130 for rotorene er lagret i kulelagre 132 montert i nav 134 i endeplater 136 for huset ved hjelp av bolter 138 og tapper 140 er endeplatene 136 festet til flenser 142 på kapslingen 144 for huset. Navene 134 er dekket av kapsler 146 og på den ene ende 148 av den konveksgjengede rotors aksel som forløper gjennom den tilsvarende endeplate er der festet en remskive 150. Også i dette tilfelle blir således den konkavgjengede rotor direkte drevet av den konveksgjengede rotor uten noen mellomliggende synkroni-seringstannhjul. Nedentil er kapslingen

144 forsynt med en fot 152 og i horisontal-planet med et innløp 154 og et utløp 156 som forløper radialt-aksialt.

Konstruksjonen av den nye rotoran-I ordning kan på forskjellige måter varieres uten derfor å fravike oppfinnelsesidéen.

Følgelig er det f. eks. mulig å forsyne rotor- : anordningen med flere enn 2 rotorer, eller

å velge et annet antall gjenger enn de som

er valgt på de viste rotorer. Den metal-liske rotor kan ha en herdet overflate, f.

eks. krumbelagt.

Claims (3)

1. Skruehjulsanordning som arbeider

med et gassformet medium og omfatter et hus hvori er innesluttet et sett konveksgjengede og konkavgjengede rotorer som har samvirkende kammer og spor, hvor profilene for kammene for de konvekse rotorer had slik forløpende krumming, at ved rotorenes dreining kommer toppen av hver konveks kam i tettere berøring med veggene for det samvirkende spor i den konkave rotor på et sted som ligger innen- for delingssirkelen for den konkave rotor i nevnte rotorsett, karakterisert ved at den konkave rotor drives av den konvekse rotor utelukkende ved de konvekse kammers inngrep med de konkave spor, og at den ene av rotorene er fremstillet av et ikke-metallisk materiale, mens den annen rotor er fremstillet av metall eller metall-legering.

2. Anordning som nevnt i påstand 1, karakterisert ved at den ene rotor er av plast eller et plastbundet fibermateriale.

3. Anordning som nevnt i påstand 1, karakterisert ved at den andre rotor er av en overflateherdet legering.