NO168547B - Vifteblad for supersonisk vifte eller kompressor. - Google Patents

Description

Rotormaskin med aksialtrykkbalansering.

Foreliggende oppfinnelse angår rotormaskiner bestående

av et hus med innlops- og avlopskanaler: og innlops- <p>g avlopsåpninger for et arbeidsfluidum, en rotor anordnet for,dreining.av huset og for arbeide under aksial trykkpåvirkning. av nevnte arbeidsfluidum i en fBrste akselretning, rullelagre i huset for lagring;av rotoren og anordnet for å oppta aksialtrykk,.og en i.huset anordnet aksialtrykk-balanseringsanordning bestående av- en stempel-sylinderanordning som under virkning av et av maskinens driftsforhold avhengig trykkfluidum derved utover aksialt trykk'på rotoren i en annen» motsatt aksial., retning. Rotormaskihér av denne art kan benyttes som turbiner, pum-per, motorer, kompressorer, ekspansjonsmaskiner, målere og lignende .. og kan arbeide med gass eller et annet elastisk arbeidsfluidum eller

med væsker..Slike, rotormaskiner kan ha eh enkel rotor eller to eller flere rotorer som samvirker med hverandre. Oppfinnelsen-.er. særlig beregnet for rotormaskiner med hoyt turtall, og oppfinnelsen har vist seg' særlig egnet i forbindelse med skruerotormaskiner, 'f .e'k's. skrue-kompréssorer eller motorer. I maskiner av den ovenfor angitte art bevirker arbeidsfluidumets trykk på rotoren eller rotorene ofte uonskede belastninger på rbtoflagrene.

Et formål med oppf innelserr er å skaffe til veie erV jévn

fordeling* av belastningen på i-ullelagrene for rotoren eller rotorene i slike maskiner og redusere belastningen på rullelagrene, og særlig på de for aksialtrykk utsatte rullelagere, som skal oppta den storste belastning, slik at disse lageres effektive brukstid kan forlenges.

Et. ytterligere, .formål med oppfinnelsen er å.forbedre virkningsgraden, særlig for skruerotormaskiner av den beskrevne art ved å muliggjore en reduksjon av den nodvendige klaring mellom rotoren eller rotorene og huset, hvori nevnte rotor eller rotorer er anordnet. Oppfinnelsen utmerker seg hovedsakelig ved at stempel-sylinderanordningen utover aksialt trykk på rotoren i den ,annen retning' over aksialrullelagringen og at et fjærende organ er anordnet i huset, således at det utover aksialt trykk på rotoren over aksialrullelagringen i den forste aksiale retning, og at denne•fjærpåvirkning er tilstrekkelig stor til til stadighet å holde rotoren trykket i den forste aksiale retning.

Det fjærende organ og avbalanseringsstemplet fordeler under normal drift av kompressoren aksialtrykket på lagrene for hovedxotoren mer jevnt enn i kjente skruekompressorer, slik at den effektive levetid for disse lagre okes betydelig. Oppfinnelsen inne-bærer dessuten den fordel, at klaringen mellom hoytrykksendeflåtene og rotorene og■endeveggen i kompréssorhuset, hvilken klaring har stor betydning for kompressorens virkningsgrad, kan holdes på en liten verdi og bare behBver være., tilstrekkelig stor til å sikre en for kompressorens drift passende klaring," som;er tilstrekkelig til å kompensere ujevn termisk utvidelse av de samvirkende delér av kompressoren og forskjellér på grunn av fremstillingstoleranser.

Oppfinneisen.skal i det folgende beskrives nærmere i forbindelse med en utf orelsesf.orm som er. vist som eksempel og som består av en skruerotorkompressor, samt en annen- utforelsesform som viser én totrinnsskruekompressor. Oppfinnelsen kan imidlertid modi-fiseres eller varieres på et flertall forskjellige måter innenfor

patentkravenes ramme.

På tegningene viser fig. 1 et aksialt lengdesnitt av en skruekompressor av ettrinnstypé, fig. 2 er et tverrsnitt i noe stBr-re målestokk av kompressoren på fig. 1 etter linjen 11 — 11 på fig. 1, og fig. 3 er et delvis lengdesnitt av synkroniseringsenden av en kompressor i likhet med kompressoren på fig. 1. Fig. 4 er et perspektiv-isk riss av en utfBrelsesform av en fjær for anvendelse i kompressoren på fig. 1 - 3, og fig. 5 er et skjematisk endeoppriss av en totrinns-kompre8Sor ifolge oppfinnelsen.

Den på fig. 3 viste skruekompressor har et kompressorhus som består av et rotorhus 1, et synkroniseringshjulhus 2 som er med bolter festet ved den ene ende av rotorhuset og danner et lokk for dette, et lagerhus 3 som er med bolter festet ved den annen ende av rotorhuset 1, et tannhjulsutvekslingshus 4 for en drivutveksling, samt et mellomhus 5. En hovedskruerotor 6 ag en sleideskruerotor T med i hverandre inngripende skruegjenger og skruespor er dreibart anordnet i husene 1 - 3 og lagret i rullelageret B - 11, hvorav 8 er sylindriske rullelagere og 9, 10 og 11 kan naturligvis også være dannet av andre typer av rullelagere som er egnet for opptak av aksialtrykk, f.eks. vinkelkulelager, koniske rullelager eller lignende. Hoved- og sleide-rotorene samvirker med hverandre og med veggene i huset 1 for å danne lommer for arbeidsfluidumet, hvilke lommer beveger seg fra innlopet til avlopet. Rotorene er forsynt med akseltapper 12 og 13 ved den ene ende, hvilket bærer synkroniseringstannhjul 14 og 15, som er utformet som sylindriske tannhjul med skrå tenner. Ved den motsatte ende av rotorene er disse forsynt med akseltapper

16 og 17, og akseltappen 16 er passende koblet til en aksel 18 som bærer et sylindrisk drevet tannhjul 19 med skrå tenner, hvilket drives av et sylindrisk drivtannhjul 20 med skrå tenner, som er anbragt på en aksel 21 lagret i et rullelager 22 og et annet rullelager 23, hvilket sistnevnte er slik utfSrt at det kan oppta eksialtrykk fra drivtannhjulet 20. Dreieretningen for det skråfortannede drivhjul er antydet med en pil på fig. 1. Akselen 21 drives av en ikke vist motor som driver akselen 21 over en ikke vist kobling, som kan være en utlBsbar kobling, f.eks. en trykkfluidumdrevet sentrifugalkobling. Anordningen av drivtannhjulet 20 og det drevne tannhjul 19 er slik

at under kompressorens arbeide oppnås et aksialt trykk i det drevne tannhjul 19, hvilket trykk er rettet nedover på fig. 1 på tegningen.

62 er et tannhjul på akselen 21, hvilket tannhjul driver en olje-pumpe 63 som f.eks. kan levere trykkolje til smoring, og/eller til tetnirrg og kjoling av kompressoren eller for andre formål.

Kompressoren er forsynt med en innlopskanal 25 som forer til en innlopsåpning 26 som dannes av en radial og aksial innlopsåpning, som kommuniserer med de to i hverandre, inngripende -parallelle boringer 27 og 28 for skruerotorene. Kompressoren er videre ■ forsynt med en avlopsåpning 29 og en avlBpskanal 30, hvilken sistnevnte kan være forbundet med et forbrukssted for arbeidsmediumet eller en mel-lpmkjoler i de tilfelle hvor kompressoren utgjor en del av et to-eller flertrinns-kompressoraggregat. Kanalen 30 kan også fore direkte til et hoytrykkstrinn i en totrinnskompressor. 31 og 32 er akseltet-ninger. Den ytre bane eller den ytre ring 34 i kulelageret 9 for hovedrotoren er aksialt forskyvbar under innvirkning av en ringformet dobbelt fjær 35, hvorav en enkelt fjær er vist i detalj på fig. 4,

og videre under innvirkning av et aksialtrykk-balanseringsstempel 36, som er bevegelig i en aksialtrykk-balanseringssylinder 37, som er utformet i sylinderhuset 38. Dette er ved hjelp av bolter 24 festet til rotorhuset 1. Det fjærende organ 35 utgjores av bølgeformede fjærer, men andre fjærtyper kan selvfolgelig også anvendes, f.eks.

en gruppe skruefjærer. Den ytre bane 34 markert for sleiderotorkule-lageret 11 ved synkroniseringsendene av kompressoren er aksialt bevegelig under innvirkning av en enkelt fjær 35 som under alle forhold holder rotoren 7 trykket oppover på fig. 1. Aksialtrykk-balanseringssylinderen 37 kommuniserer gjennom et ror 40 méd en ikke vist trykk-fluidumkilde. Ved skruekompressorer med oljeinnsproytning kan denne trykk-fluidumkilde utgjores av tilforselsanordningen for kjole- og tetningsolje, hvilken er under trykk så lenge kompressoren arbeider med belastning, men som trykkavlastes så snart kompressoren avlastes eller stanses. Rorforbindelsen 40 kan i et annet tilfelle være forbundet med en smBreoljekilde for kompressoren, men i så fall må anordningen kompletteres méd en i rorledningen 40 inngående anordning som automatisk stenger tilforselen av trykkolje til sylinderen 37 når kompressoren avlastes eller stoppes.

Aksialtrykk-balanseringssylinderen 37 kan videre være forbundet med en trykkluftkilde eller trykkgasskilde. For dette formål kan sylinderen 37 f.eks. være forbundet gjennom en kanal eller rorledning 40 med en mellomkjBler i en flertrinnskompressor eller med trykkledningen fra en kompressor foran eventuelt i denne trykk-ledning anordnede tilbakeslagsventiler.

Det fjærende organ 35 og balanseringsstemplet 36 fordeler under normalt arbeide av kompressoren aksialtrykket på lagrene 9 og 10 for hovedrotoren jevnere enn ved vanlig kjente skruekompressorer, slik at den nyttige levetid for disse lågere 8kes betydelig. Oppfinnelsen har også den fordel at .klaringen mellom hoytrykksendBflåt-ene 59 og 60 på rotorene og endeveggen 61 i kompressorhusst, hvilken klaring er av stor betydning for kompressorens virkningsgrad, kan holdes på en lav verdi og bare behover gjores tilstrekkelig stor for å 9ikre en for kompressorens drift egnet klaring som er tilstrekkelig for å kompensere ujevn termisk utvidelse av de samvirkende deler av kompressoren og ulikheter på grunn av fremstillingstoleransene. Da kompressorrotorene stadig holdes trykket oppover på fig. 1, kan klaringen mellom flatene 59, 60 og 61 reduseres med en verdi som tilsvarer klaringen i kulelagrene ved vanlige kompressorer av denne type, hvor rotorene under visse arbeidsforhold beveger seg nedover på fig. 1 og under andre forhold oppover på samme figur. Oppfinnelsen medforer med andre ord en mulighet for å se bort fra den aksiale lagerklaring når man bestemmer den nodvendige aksiale klaring mellom rotorene og endeveggen 61. Oppfinnelsen medforer derfor en redusert belastning på kulelagrene og en minsket klaring ved hoytrykksenden av kompressoren, hvilket oker kompressorens virkningsgrad.

Ved utforelsesformen, ifolge fig. 5, betegner 41 et tann-in julsoverf Bringshus, på hvilket er montert en lavtrykks-skruekompressor 42 og en hoytrykks-skruekompressor 43. Disse skruekompressorer kan i sin alminnelige oppbygning hovedsakelig være lik den som er vist på fig. 1 - 4, idet tannhjulet 20 imidlertid passende er felles for begge kompressorer for drift av deres drivtannhjul 19. 44 betegner innlopsledningen til lavtrykkskompressoren 42, som gjennom en rorledning 45 er forbundet med en mellomkjoler 46, som på sin side gjennom en rorledning 47 er forbundet med innlopet til hoytrykkskompressoren 43. Hoytrykkskompressoren er med sitt avlop forbundet med en trykksledning 48, som over en tilbakeslagsventil 49 er forbundet med en leveringsledning 50. Begge kompressorer har innlops-

og avløpsledningene anordnet i rett vinkel på hverandre, og i det vesentlige 45° i forhold til det felles rotorakseplan for hver kompressor. Aksialtrykk-balanseringssylinderen 37 for lavtrykkskompressoren 42 er gjennom en ledning 40 forbundet med en rorledning 51 som farer til en ventil 52, som kan innta stillingene a og b, og som passende påvirkes av mellomkjBlertrykket over en ledning eller kanal 53, idet mellomkjBlertrykket virker på ventilorganet mot virkningen fra en fjær 64, Ved en normal drift av kompressoren med fullt mellom— kjBlertrykk i mellomkjBleren 46 holdes ventilen 52 i stillingen a,

i hvilken stilling,, trykkf luidum f.eks. trykkluft, fra mellomkjoleren. gjennom en ledning 54 som.er avgrenet fra ledningen 45, kan strpmme. gjennom ventilen 52 til.balanseringssyiinderen 37 .for lavtrykkskom-presspren 42. for.,å virke i balanseringssyiinderen mot virkningen- av fjærorganet.35. Trykket på balanseringsstemplet.. 36 . virker da på . den. ytre bane 34 for lageret 9 i motsatt retning mot . fjærorganet 45 . Når kompressoren avlastes, synker mellomkjolertrykket under atmosfære-trykk, og fjæren 64 forskyver da ventilen 52 til stillingen b, i.

hvilken stilling balanseringssyiinderen 37 avluftes til atmosfæren, og forbindelsen mellom ledningene 54 og 51 avbrytes.

Hoytrykks-skruekompressoren 43 er forsynt med en ror-forbindelse 40 fra balanseringssyiinderen 37, hvilken gjennom en ledning 55 er forbundet med hoytrykks-kompressorens avløpsledning 48

under tilbakeslagsventil 49.. Når skruekompressoren går avlastet og trykket synker i 48, vil også trykket på kompressorens 43 balanseringsstempel 36 reduseres med samme verdi.

Claims (5)

1. , Rotormaskin bestående av et hus med innlops- og avlopskanaler og innlops- og avlopsåpninger for et arbeidsfluidum, en rotor anordnet for dreining i huset og for arbeide under aksial trykkpåvirkning av-nevnte arbeidsfluidum i en forste akselretning, rullelagre i huset for lagring av rotoren og anordnet for å oppta aksialtrykk, og en i huset anordnet aksialtrykk-balanseringsanordning bestående av en stempel-sylinderanordning som under virkning av et av maskinens driftsforhold avhengig trykkfluidum derved utover aksialt trykk på rotoren i en annen,- motsatt aksial retning, karakterisert ved at stempel-sylinderanordningen (36, 37,'38) utover aksialt trykk på rotoren (.6) i den annen retning over aksialrullelagringeh (34) og at et fjærende organ (35) er anordnet i huset, således at det utover aksialt trykk på rotoren over aksialrullelagringen (34) i den forsteJaksiale retning, og at denne fjærpåvirkning er tilstrekkelig stor til til stadighet å holde rotoren trykket i den fBrste aksiale ret ning.

2. Rotormaskin i henhold til krav 1, hvor rullelagrene for rotoren har en indre' og en ytre bane, karakterisert ved at den ene bane (34) er således anordnet at den ikke dreier seg, men er aksialt forskyvbar i huset 11) og påvirkes av stempelsylinderan-ordningen (36, 37, 38) og det fjærende organ (35) i motsatte retninger.

3. Rotormaskin i henhold til krav 1, utfort som kompressor, hvor trykkfluidum frembringes ved komprimering av et arbeidsfluidum i minst to trinn, karakterisert ved at der er anordnet en kanal (40, 51) fra et punkt (54) i kompressoren mellom to trinn, hvilken kanal leder trykkfluidum til aksialtrykk-balanseringssylinderen (37) for påvirkning av balanseringsstemplet (36).

4. Rotormaskin i henhold til krav 1, utfort som kompressor, karakterisert ved at den er forsynt med en anordning for avlastning av fluidumtrykket på balanseringsstemplet (36) i av-hengighet av kompressorens avlastning.

5. Rotormaskin i henhold til krav 4, utfort som kompressor, hvor en trykkfluidumkanal forer fra et sted ved eller i kompressoren, hvor der hersker trykk, til aksialtrykk-balanseringssylinderen, karakterisert ved at en ventil (52) er anordnet i kanalen, hvilken ventil er innrettet til-å sette det nevnte sted i forbindelse med aksialtrykk-balanseringssylinderen når kompressoren er belastet, men stenge forbindelsen når kompressoren avlastes og da i stedet forbinde balanseringssyiinderen med atmosfæren.