NO131555B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en flertrinns væskeringpumpe eller -kompressor med et, minst et lavtrykksftrom og et høytrykks-rom inneholdende'hus, et på en drivaksel festet løpehjul, hvilket innbefatter minst to, ved hjelp av en på løpehjulet festet radiell vegg aksialt adskilt, i de to husrom dreibare skovlsatser, og et husfast, koaksialt fra en ende inn i løpehjulet ragende styrelegeme, i hvilket det er utformet kanaler som via åpninger i styrelegemets sidevegg står i forbindelse med husrommene.

Det er kjent en totrinns væskering-kompressor, hvor løpehjulet,har to skovlsatser som er dreibart anordnet i de to trykkrom og er adskilt fra hverandre ved' hjelp av en på løpe-hjulet festet radiell vegg. Løpehjulet er festet på en tosidig opplagret aksel. Den radielt gjennom løpehjulnavet inn i lavtrykksrommet førte og etter lavtrykkskomprimeringen igjen- utførte gass føres fra kompressoren mot. lavtrykksrommet vendte aksialside gjennom en utenfor kompressorhuset ført ledning til kompressorens mot høytrykksrommet vendte aksialside og tilføres radielt inn i høytrykksrommet gjennom løpehjulsnavet, henholdsvis går ut fra høytrykksrommet igjen- etter komprimeringen. Ved denne kjente kompressor vil det i ledningen mellom lavtrykksrommets utløp og høytrykksrommets innløp oppstå trykktap som reduserer kompressorens virkningsgrad. Dessuten må det anordnes to styrelegemer for tilføringen og bortføringen av gassen i trykkrommet, og dette kompliserer konstruksjonen.

Ved en kjent totrinns væskeringpumpe av den innledningsvis nev nte type er skovlsatsene i første og andre trinn like store. Løpehjulets aksel er opplagret på begge sider. Ved lavtrykksrommet i pumpen er det anordnet et styrelegeme for til- og bortføring av gassen. Dette styrelegeme strekker seg inn i løpe-hjulnavet. I området ved løpehjulnavet er det en kanal'for radiell tilføring av gassen til det første trykkrom, en kanal for radiell overføring av gassen fra det første trykkrom til det andre trykkrom, og en kanal for radiell utføring av gassen fra det andre trykkrom. Styrelegemet er ikke bare komplisert i det område som strekker seg inn i løpehjulnavet, men man har også den mangel at det oppstår betydelige trykktap som reduserer pumpens virkningsgrad. Disse tap kan for pumper av denne type med små radielle dimensjoner øke, fordi kanalene i styrelegemet av plass-grunner må utføres mindre enn nødvendig for å få en tapfri. strøm-ning under hensyntagen til gassens trykktilstand. Da dessuten løpehjulakselen er ført gjennom styrelegemet og dens■radialdimen-sjoner av hensyn til sikker og svingningsfattig_ opplagring av løpehjulet ikke kan reduseres under et visst minstemål, er en slik konstruksjon ikke egnet for en pumpe eller en kompressor med små radialdimensjoner, dersom man ikke tar utillatelige høye tap og en forholdsmessig liten effekt med på kjøpet. Disse prob-lemer øker når hver skovlsats og tilhørende kompresjonsrom skal være dobbeltvirkende, da man da må ha tilsvarende ekstra kanaler.

Ifølge oppfinnelsen utformer man pumpen eller kompressoren på en slik måte at man selv ved små radialdimensjoner får mest mulig små trykktap i gassen, dvs. i styrekanalené for gassen. Dette oppnås ved en pumpe.eller kompressor av den innledningsvis nevnte type ved at drivakselen til det ensidig bpplagrede løpehjul, som i og for seg kjent, er ført ut fra huset på lavtrykksromsiden, og ved at endeveggen 'som avslutter høytrykksrommet for åpninger i aksialretning, hvilke åpninger har direkte forbindelse med trykkledningen.

Da løpehjulet er ensidig opplagret, forefinnes det tilstrekkelig plass for den del av styrelegemet som går inn i løpe-hjulet, slik at kanalene for tilføring av gassen til lavtrykksrommet og overføringen av den forkomprimerte gass fra lavtrykksrommet til høytrykksrommet er tilstrekkelig store slik at man får små trykktap. For bortføringen av komprimert gass fra høytrykks-rommet er det ikke anordnet noen kanaler i styrelegemet., da den komprimerte gass ledes bort aksialt fra høytrykksrommet. Da høytrykksrommet ligger direkte inntil trykkledningen, er strøm-ningsveien for den komprimerte gass kort, slik at trykktapene totalt sett blir små.

Det er riktignok også kjent i en totrinns væskeringpumpe å foreta tilførsel og bortførsel av gass fra arbeidsrommene i det første og andre trinn i aksial retning gjennom endevegger i arbeidsrommene,. men ved en slik kjent pumpe, som er Utført speilbilledsymmetrisk om et sentralt, på tvers av drivakselen for-løpende plan, er de to samarbeidende skovlsatser og trykkrom for . hver pumpehalvdel adskilt aksialt fra hverandre ved hjelp av et styrelegeme, og dette' fører til en stor byggelengde.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det videre å anordne to kompressorer eller pumper ifølge oppfinnelsen speilbilledsymmetrisk om et midtre tverirplan og å feste løpehjulene på s amme drivaksel.

Sammenlignet med den sistnevnte 'kjente pumpe får man med forslaget ifølge oppfinnelsen bare behov for ett styrelegeme for begge pumpe-/kompressorhalvdeler. Dessuten har en slik kompressor bare en liten byggelengde, hvilket muliggjør•en mindre diameter for drivakselen og de- nødvendige tetninger,- slik at også løpehjulets radialdimensjoner kan reduseres.

Med oppfinnelsen oppnår man dessuten følgende fordeler: Da høytrykksrommet, i tilfelle det dreier seg om en kompressor, er anordnet på den siden som vender fra akseltetningen, dvs. at drivakselen er ført- ut ved lavt rykks rommet, behøver man- bare å dimensjonere akseltetningene for lavtrykket, og man unngår derfor større tetningsproblemer.

Den utragende opplagring av løpehjulet og anordningen av de to skovlsatser på samme løpehjul muliggjør også en innstilling av klaringen mellom løpehjulet og et konisk sktyrelegeme for begge skovlsatser ved hjelp av en enkel aksial forskyvning av løpehjulet. For dette behøves det nemlig bare en konusflate.

Den nye pumpe/kompressor er forholdsmessig enkel i oppbygning, montering og vedlikehold. Kompressoren kan også hensiktsmessig virke som vakuumpumpe.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, som viser utførelseseksempler. Fig. 1 viser et vannrett aksialsnitt gjennom en kompressor etter linjen I-l i fig. 2. Fig. 2, 3 °S 4 viser tverrsnitt etter de resp. linjer II-II, III-III og IY-IV i fig. 1, Fig.- 5 viser et analogt aksialsnitt som fig. 1, gjennom en kompressor-.med to- symmetriske løpehjul y Fig. 6 viser et analogt aksialsnitt gjennom en vakuumpumpe med to symmetriske løpehjul.

Den i fig. 1-4 viste kompressor har. et hus 1 som bæres av et bare delvis vist fundament 2. T- huset 1 er det dreibart lagret et løpehjul som drives av en ikke vist motor. Løpehjulet består av et nav 3 som er festet aksialt innsti-llbart til motor-akselen \.. Mellom navet 3 °S huset 1 er det. anordnet en pakkboks 5. $avet 3 utvider seg slik inne i huset 1, at navet danner en vegg 6 som beveger seg i en meget liten radialavstand fra husets innerflate.

En første skovelsats 7 ©r fast forbundet med en Vqgg 6 og er dessuten forbundet med en radiell ringvegg 8, på hvis andre side det er anordnet en andre skovelsats 9* Skovelsatsen 7 har en ytterdiameter som er lik diameteren til veggene 6 og 8, mens skovelsatsen 9 har en større diameter. Skovelsatsens 7 aksiale bredde er derimot større enn skovelsatsens 9 aksiale- bredde. Hulrommet i huset 1 er delvis begrenset av eh vegg 10, hvis radielle snitt er ovalt og hvis aksiale bredde er lik den aksiale bredée til skovelsatsen 7 som roterer i det av den nevnte vegg begrensede ovalsylindriske rom. Den resterende del av hulrommet i huset 1

er begrenset av en annen sylindrisk vegg 11 med ovalt radielt snitt, hvis aksiale bredde er lik den aksiale bredde til skovelsatsen 9> hvilken skovelsats omgis av den nevnte vegg 11. Det største aksialplan for den ovale vegg 11 står omtrent i rett vinkel' på det'største aksialplan for den ovale vegg 10. Mot omkretsen til løpehjulets radielle vegg 8 har huset en innervegg 12 med sirkelformet profil, hvis innerveggs diameter er litt større enn diameteren til veggen 8, slik at det her tilveiebringes en tilstrekkelig væsketetni ng.

Husets innerrom er på den side som er motliggende navet, lukket ved hjelp av et deksel 13 som ved hjelp av skruebolter 14 holdes i tettende anlegg mot huset. Disse skrueboltene forbinder også huset med fundamentet 2, slik at huset 1 på denne måte indi-rekte er festet til fundamentet 2.

På dekslet 13 er det ved hjelp av skruer 36 festet en kjeglestumpformet del 15 med en flens 35 > hvilken- del virker som styrelegeme. Den koniske overflaten til styrelegemet har bare en liten klaring relativt den koniske omgivende flate som dannes av skovelsatsenes 7 og 9 indre kanter og av løpehjulets vegger 6 og 8.

Gir man avkall på muligheten for innstilling av klaringen mellom styrelegemet og skovelsatsene på løpehjulet, så kan styrelegemet naturligvis også utformes -med helt eller delvis sylindrisk overflate.

Styrelegemet 15 er innvendig delt opp i fem kanaler, Den sentrale kanal 16 har sirkelformet tverrsnitt dg utvider seg mot styrelegemets avsmalnende endedel i retning åv den ovale veggs minste aksialplan, som antydet med henvisningstallet 37• De fire kanalene 17, 18, 19 og 20 opptar resten av plassen om den sentrale kanal 16.

I dekslet 13 er det anordnet en ledning 21 som flukter med kanalen l6„ Videre er dét i dekslet anordnet en ledning 22 som står i forbindelse med kanalene 17 og 18, samt en ledning 23 som står i forbindelse med flensen 35 Pa" styrelegemet 15 anordnede åpninger 24* Skovelsatsen 9 har bare liten aksial klaring mot flensen 35 •

I styrelegemets 15 koniske del er det anordnet åpninger 25 og 26 som fører frå-kanalene I7 og 18 og til skovelsatsen 7>

og det er også anordnet åpninger 27 og 28 som gir forbindelse mellom kanalene 19,. 20 og skovelsatsen 7- Videre er det anordnet åpninger 29 og 30 som forbinder kanalene 19 og 20 med skovelsatsen 9»' I den utvidede delen 16 er det anordnet hull 31 som er rettet mot de nevnte, åpninger 25 og' 26.

I den beskrevne kompressor går gassen som skal kompri-meres inn gjennom ledningen 22 og går gjennom kanalene 17 og 18 og åpningene 25 og 26 inn mellom skovelene i skovelsatsen 7> hvilke skovler under rotasjonen tar med seg gassen og komprimerer den mellom skovlene og den med 32 betegnede væskering (se fig. 4)« Den komprimerte gass går ut gjennom åpningene 27 og 28 og kommer . gjennom kanalene 19 og 20 og åpningene 29" og 30 inn i skovelsatsen 9> hvilken skovelsats ved sin rotasjon tar med seg gassen og komprimerer gassen ytterligere mellom skovlene og væskeringen 33 (se fig. 3)* Gassen går deretter ut gjennom åpningene. 24 og ut i trykkledningen 23.

De to væskeri.nger 32 og 33 opprettholdes på kjent måte ved hjelp av ledningen 21, kanalen l6"og hullene 31» Væskeover-skuddet går sammen med gassen ut gjennom ledningen 23.

I fig. 1 er det vist en på omkretsen til skovelsatsen 9 festet ring 34* Denne ring kan imidlertid utelates. Regule-ringen av klaringen i en kompressor av den beskrevne type skjer på en meget enkel og sikker måte.

Det på dri-vakselen påkilte løpehjul kan innstilles i aksialretningen ved hjelp av en vilkårlig i og for seg kjent inn-retning. For en god kompressoreffekt er det nødvendig at kla-<g>ingen mellom følgende deler er så liten som mulig: a) Mellom løpehjulets koniske nav og den motliggende koniske stasjonære flaten til styrelegemet, b) Mellom skovelsatsenes endesider og løpehjulets ytterdel 34 i det andre trinn og den motliggende stasjonære vegg

på styrelegemet.

Forskyver man dé roterende deler aksialt, f.eks. 0,1 mm, så er det åpenbart at klaringén mellom løpehjulets yttervegg i det andre trinn og styrelegeméts vegg vil endre seg med den samme verdi.

Ved den for'-slike maskindeler vanlig konisitet vil en slik forskyvning på "0,1 mm bare redusere klaringen mellom den fast-stående og den stasjonære del i den koniske navkonstruksjon omtrent l/lO del, dvs. ca. 0,01 mm.

Det betyr at man ved berøring av løpehjulets ytterdel

i det andre trinn med styrelegeméts vegg (klaring =0) kan bygge løpehjulet og•styrelegemet slik, at den riktige klaring vil være for hånden mellom løpehjulets koniske nav og" styrelegemet. Den etterfølgende regulering av den nøyaktige klaring mellom løpe-hjulets yttervegg i det andre trinn og styrelegeméts. vegg vil endre den for hånden værende klaring mellom løpehjulets "koniske nav og styrelegemet, men denne endring er så liten at den i prak-sis kan sees bort frå. Konstruksjonen-av'den beskrevne kompressor tillater således en meget'nøyaktig og enkel innstilling av klaringen ved allerede monterte deler, med mulighet for 'redusering av klaringen i avhengighet av konstruksjonshøyaktigheten til et minimum, hvorhos denne innstilling kan foretas uténfra etter sammenbyggingen og ved en aksialforskyvning av de roterende deler, hvorved man på en sikker måte'hindrer'kontakt såvel som for stor klaring....

Fig. 5 viser en kompressor' som i det vesentlige er fremkommet ved en speilbilledsymmetrisk anordning av den i fig. 1-4 viste kompressor.

Når maskinen ikke skal anvendes som kompressor, for

å bringe en gass opp til et bestemt trykk over atmosfæretrykket, men er bestemt til å virke som pumpe, for å tilveiebringe et vakuum ved utsuging av gass fra. et undertrykkrom og avlevere gassen med atmosfæretrykk, vil den .i huset roterende væskering som regel ha en for stor energi, da gassen også i det andre trinn alltid vil ha et trykk som er mindre enn atmosfæretrykket..

I et slikt tilfelle er det ikke noen grunn til å øke omkretshastigheten til skovelsatsen 9 i det andre trinn ved å øke denne skovelsats' diameter sammenlignet med diameteren til skovelsatsen 7 i det første trinn. Det vil sogar være tilrådelig å gjøre diameteren til skovelsatsen i det andre trinn mindre, slik det går frem av fig. 6.

I dette tilfellet kan. veggen 34 Bortfalle, da skovelsatsen 9 er mindre.

Sammenlignet med en entrinnspumpe vil en totrinns vakuumpumpe som vist i fig. 6 ha betydelige fordeler ved samme effekt.

Det er nemlig klart at pumpens utløpsåpninger må ligge i en sone, i-hvilken gassen har nådd det ønskede kompresjonsfor-hold. Skal dette forhold oppnås, i et eneste trinn, så må åpningene ha et.meget lite tverrsnitt, og det kan bety at disse åpningene blir for små for samtidig bortføring av komprimert gass og omløpende væske, særlig i.maskinens startfase, hvor det innsuges betydelige gassvolum. Det har.vært foreslått forskjellige tiltak for eliminering av denne ulempe, så.som f.eks. ekstra ut-løpsåpninger med ■ ventiler.-som lukker seg automatisk når en viss kompresjonsgrad er nådd. Disse innretninger utgjør imidlertid en komplisering og medfører ekstra kostnader.

Ved- en totrinns pumpe vil kpmpresjonsforholdet i det andre trinn derimot bare utgjøre en brøkdel av det totale kom-pres jonsf orhold , og utløpsåpningene kan ha et meget større tverrsnitt, uten at dette fører, til ulemper og uten at man må treffe ytterligere tiltak. -Det er således mulig å utstrekke anvendelsen av vakuumpumpen- til meget forskjellige driftsforhold.

Claims (2)

1. Flertrinns væskeringpumpe eller -kompressor med et, minst et lavtrykksrom og et høytrykksrom inneholdende hus, et på en drivaksel festet løpehjul, hvilket, innbefatter minst to, ved hjelp av en på løpehjulet festet radiell vegg aksialt adskilte, i de to husrom dreibare skovelsatser, og et husfast, koaksialt fra en ende inn i løpehjulet.ragende styrelegeme, i hvilket, det er utformet kanaler som via åpninger i styrelegeméts sidevégg står i forbindelse med husrommene, karakterisert ved at drivakselen (4) til det ensidig opplagrede løpehjul, som i og for seg kjent, er ført ut fra huset (1) på lavtrykksromsiden, og ved at endeveggen (13;35) som avslutter høytrykksrommet, har åpninger (24) i aksial retning, hvilke åpninger har direkte forbindelse med trykkledningen (23).

2. Pumpe eller kompressor, karakterisert ved to om et midtre tverrplan speilbilledsymmetrisk anordnede kompressorer henholdsvis pumper ifølge krav 1, hvis løpehjul er festet på samme drivaksel.