NO343747B1

NO343747B1 - Anordning for å forhindre motsatt rotasjon

Info

Publication number: NO343747B1
Application number: NO20083279A
Authority: NO
Inventors: Omar M Kabir; Edward D Czechowski
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2019-05-27
Also published as: US8979506B2; US20070166158A1; EP1974146A4; NO20083279L; EP1974146A2; WO2007084310A2; BRPI0706601A2; WO2007084310A3; EP1974146B1

Description

BAKGRUNN

[0001] Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt roterende kompresjonsutstyr. Mer bestemt, vedrører den foreliggende oppfinnelse innretninger for å forhindre motsatt rotasjon av kompresjonsutstyr. Enda mer bestemt vedrører den foreliggende oppfinnelse innretninger for å forhindre motsatt rotasjon ved direkte inngrep med drivakselen av en sentrifugalkompressor.

[0002] Generelt brukes roterende kompresjonsutstyr, så som kompressorer og pumper, til å øke trykket i et fluid for å forflytte fluid fra ett punkt til et annet eller for å tilveiebringe én tilførsel av trykksatt fluid. Kompresjonsutstyret danner en sugeeffekt ved sitt innløp, som trekker inn fluid, slik at arbeid kan utføres på fluidet. Så snart det er trykksatt kan fluid avgis til annet utstyr, komprimeres videre, brukes umiddelbart eller lagres i en akkumulator for senere bruk. Roterende kompresjonsutstyr benytter generelt et roterende element, vanligvis omfattende en aksel og et løpehjul eller en rotor, som et middel for å komprimere et fluid. Roterende pumper inkluderer sentrifugal- eller radialstrømningspumper, aksialstrømningspumper eller skruepumper, osv. Roterende kompressorer inkluderer sentrifugalkompressorer, aksial- eller in-line-kompressorer, scroll-kompressorer, osv.

[0003] Motsatt rotasjon i roterende kompresjonsutstyr kan opptre når det roterende utstyr stenges av, med eller uten hensikt, så som når det er et effektavbrudd. Når effekt ikke lenger tilveiebringes for å rotere drivakselen, er de roterende komponenter av kompresjonsutstyret fri til å bevege seg som respons på trykkdifferanser som eksisterer mellom innløpet og utløpet. Det er en tendens til at det komprimerte fluid som er lagret i akkumulatoren og komprimert fluid i kompressorutløpet strømmer tilbake. Hvis dette ikke forhindres vil tilbakestrømmingen av det komprimerte fluid utøve en kraft på løpehjulet/løpehjulene, hvilket kan resultere i motsatt rotasjon av de roterende komponenter. Selv om motsatt rotasjon vanligvis forårsakes av tilbakestrømmingen av komprimert fluid, i visse utstyr som drives av en elektrisk motor, kan motsatt rotasjon også forårsakes av utilsiktet kopling av elektriske motorledere baklengs.

[0004] Selv om den motsatte rotasjon kan være av kort og transient varighet, er det tallrike negative konsekvenser av motsatt rotasjon. Motsatt rotasjon kan resulterer i uheldig støy og vibrasjon. Videre kan det være at smøresystemer ikke er designet til å operere under forhold med motsatt rotasjon, eller kan operere dårlig under forhold med motsatt rotasjon. Feil i smøresystemet kan resultere i unødvendig slitasje og fysisk skade på forskjellige deler. Enda videre kan det være at drivmekanismer, så som lagre, tannhjul og pinjonger, ikke er designet til å operere under forhold med motsatt rotasjon, eller kan operere dårlig under forhold med motsatt rotasjon. Slike lagre, tannhjul og pinjonger kan også lide under unødig slitasje og fysisk skade under forhold med motsatt rotasjon. Enda videre, i det tilfelle hvor det skjer motsatt rotasjon og utstyret brått gjenvinner effekt, kan den plutselige påføring av dreiemoment på drivakselen motsatt i forhold til retningen for motsatt rotasjon resultere i ekstremt mye spenninger i drivmekanismene (eksempelvis drivaksel, tannhjul, pinjonger, osv. Disse spenninger kan være betydelig større enn spenninger under vanlige driftsbetingelser, og kan faktisk resultere i fysisk brudd av visse komponenter.

[0005] Skade på de visse komponenter på grunn av unødig slitasje, fysisk brudd eller andre negative konsekvenser med motsatt rotasjon kan nødvendiggjøre en fullstendig nedstenging og reparasjon av kompresjonsutstyret. Den nedetid som er påkrevet for å reparere skader forårsaket av motsatt rotasjon, kan være svært lang og kostbar.

[0006] Det gjenstår således et behov for å utvikle fremgangsmåter og anordninger for mer pålitelige midler for å forhindre motsatt rotasjon av en kompressor, hvilke overvinner noen av de foregående vanskeligheter samtidig som de tilveiebringer mer fordelaktige samlede resultater.

SAMMENFATNING AV DE FORETRUKNE UTFØRELSER

[0007] Disse og andre behov innen teknikken oppfylles av anordninger og fremgangsmåter for å forhindre en aksel som er motordrevet til å rotere i én retning fra å rotere i en andre retning. Slike anordninger og fremgangsmåter kan omfatte en krage som er anordnet rundt akselen. Kragen kan stå rotasjonsmessig fast i forhold til akselen. De kan videre omfatte en låsearm med en ulåst posisjon og en låst posisjon, og en aktuator som er funksjonsdyktig til å automatisk bevege låsearmen mellom både den ulåste og låste posisjon. Når låsearmen er i den ulåste posisjon, tillates kragen og akselen å rotere i en første retning. Nevnte aktuator kan være tilveiebrakt for å bevege låsearmen til låst posisjon når akselen ikke drives til å rotere. Akselen kan være forhindret i å rotere kun i den andre posisjonen når låsearmen er i den låste posisjonen og er i inngrep med utskjæringen.

[0008] Utførelse kan også omfatte anordninger og fremgangsmåter for å forhindre motsatt rotasjon av en kompressor. Slike anordninger og fremgangsmåter kan omfatte en drivaksel roterbar i forover retning og i motsatt retning. De kan også omfatte en effektforsyning som er koplet til én ende av drivakselen, funksjonsdyktig til å rotere drivakselen kun i en forover retning. De kan videre omfatte en krage som er anordnet rundt drivakselen og en låsearm med en ulåst posisjon og en låst posisjon. Når låsearmen er i den ulåste posisjon, tillates kragen og drivakselen å rotere i den første retning. Kragen kan stå rotasjonsmessig fast i forhold til drivakselen. Kragen kan innbefatte en utskjæring. Slike anordninger og fremgangsmåter kan videre omfatte en aktuator som er funksjonsdyktig til å automatisk bevege låsearmen mellom både den låste posisjon og den ulåste posisjon. Nevnte aktuator kan være tilveiebrakt for å bevege låsearmen til låst posisjon når effektforsyningen ikke roterer akselen i forover retning. Akselen kan være forhindret i å rotere kun i den andre posisjonen når låsearmen er i den låste posisjonen og er i inngrep med utskjæringen.

[0009] Utførelse kan også omfatte kompressorer. Kompressoren kan innbefatte en drivaksel. Den kan videre innbefatte et kompressordrivhjul som er innfestet til drivakselen. Drivhjulet kan stå rotasjonsmessig fast i forhold til drivakselen. Den kan videre innbefatte en effektforsyning som er koplet til én ende av drivakselen. Effektforsyningen kan tilveiebringe dreiemoment for å rotere drivakselen i en første retning. Den kan videre innbefatte midler for å forhindre rotasjonen av drivakselen i en annen retning ved automatisk, aktivt og positivt å bringe drivakselen i inngrep i en låst posisjon når effektforsyningen ikke tilveiebringer dreiemoment for å rotere drivakselen. Midler kan videre automatisk, aktivt koble fra drivakselen i en åpen posisjon så lenge effektforsyningen tilveiebringer dreiemoment for å rotere drivakselen.

[0010] Utførelser av den foreliggende oppfinnelse omfatter således en kombinasjon av trekk og fordeler som overvinner enkelte problemer ved tidligere innretninger. De forskjellige karakteristika som er beskrevet ovenfor, så vel som andre trekk, vil klart fremgå for de som har fagkunnskap innen teknikken ved lesing av den følgende detaljerte beskrivelse av de foretrukne utførelser av oppfinnelsen, og ved henvisning til de ledsagende tegninger. Det bør forstås av de som har fagkunnskap innen teknikken at den idé og de spesifikke utførelser som offentliggjøres med letthet kan benyttes som en basis for å modifisere eller designe andre strukturer for å utføre de samme formål for den foreliggende oppfinnelse. Det bør også av de som har fagkunnskap innen teknikken innses at slike ekvivalente konstruksjoner ikke avviker fra oppfinnelsens idé og omfang slik dette fremsettes i de vedføyde krav.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0011] For en mer detaljert beskrivelse av den foretrukkede utførelse av den foreliggende oppfinnelse, skal det nå vises til de ledsagende tegninger, hvor:

[0012] Fig.1 er et delvis utspilt riss av en tre-trinns sentrifugalkompressor som inkluderer en innretning for å forhindre motsatt rotasjon;

[0013] Fig.2 er et skjematisk riss ovenfra av en tre-trinns sentrifugalkompressor som inkluderer en innretning for å forhindre motsatt rotasjon;

[0014] Fig.3 er et enderiss av en utførelse av en innretning for å forhindre motsatt rotasjon i den ulåste posisjon;

[0015] Fig.4 er et enderiss av innretningen for å forhindre motsatt rotasjon på fig. 3, vist i den låste posisjon;

[0016] Fig.5a til 5e er valgte enderiss av innretningen for å forhindre motsatt rotasjon på figurene 3 og 4, som forhindrer motsatt rotasjon;

[0017] Fig.6 er et enderiss av en utførelse av en innretning for å forhindre motsatt rotasjon;

[0018] Fig.7 er et enderiss av innretningen for å forhindre motsatt rotasjon på fig. 6, vist i den låste posisjon.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSER

[0019] Den følgende drøftelse er rettet mot forskjellig utførelser av oppfinnelsen. Selv om én eller flere av disse utførelser kan være foretrukne, bør de utførelser som offentliggjøres ikke tolkes, eller på annen måte brukes, som begrensende for omfanget av offentliggjøringen, inkludert kravene. I tillegg, vil én med fagkunnskap innen teknikken forstå at den følgende beskrivelse har bred anvendelse, og at drøftelsen av enhver utførelse kun er ment å være eksemplifiserende for denne utførelse, og ikke er ment å antyde at omfanget av offentliggjøringen, inkludert kravene, er begrenset til denne utførelse.

[0020] Visse uttrykk brukes gjennomgående i den følgende beskrivelse og krav for å referere til bestemte systemkomponenter. Som én med fagkunnskap innen teknikken vil forstå, kan forskjellige personer referere til en komponent med forskjellige navn. Det er med dette dokument ikke meningen å skjelne mellom komponenter som har forskjellig navn, men ikke funksjon. Tegningsfigurene er ikke nødvendigvis i målestokk. Visse trekk ved oppfinnelsen kan være vist i overdrevent stor målestokk eller i noe skjematisk form, og det kan være at enkelte detaljer ved konvensjonelle elementer ikke er vist av hensyn til å være klar og konsis.

[0021] I den følgende drøftelse og i kravene, brukes uttrykkene ”inkluderende” og ”omfattende” på en åpen måte, og skal således tolkes til å bety ”inkluderende, men ikke begrenset til…”. Videre, uttrykket ”kople” eller ”kopler er ment å bety enten en indirekte eller direkte forbindelse. Således, hvis en første innretning er koplet til en annen innretning, kan denne forbindelsen være gjennom en direkte forbindelse, eller gjennom en indirekte forbindelse via andre innretninger og forbindelser. Videre, når en kompressor refereres til som ”opererer normalt”, refererer dette til at kompressoren får tilført effekt på korrekt måte, komprimerer fluid og ikke er i motsatt rotasjon. Videre, når en aksel refereres til som roterende ”retning forover” eller i ”rotasjon forover”, refererer dette til en aksel som roterer i den ønskede retning og ikke i motsatt rotasjon.

[0022] Videre, er det meningen at uttrykket ”aksel” skal bety ethvert langstrakt legeme som kan roteres omkring sin lengdeakse, inkludert, uten begrensning, drivaksler, kompressoraksler, osv. I tillegg, i drøftelsen og kravene som følger, kan det enkelte ganger angis at visse komponenter eller elementer er i fluidkommunikasjon. Med dette menes det at komponentene er tilvirket og samordnet slik at et fluid kan overføres mellom dem, som via en passasje, rør eller ledningsrør.

[0023] Med henvisning til figurene 1 og 2, kompressoren 10 omfatter drivaksel 16, innretning 80 for å forhindre motsatt rotasjon, drivhjul 50, effektforsyning 12, ramme 14 og tre kompresjonstrinn (førstetrinns-kompressor 61, annentrinnskompressor 62 og tredjetrinns-kompressor 63). Førstetrinns-kompressor 61 omfatter førstetrinns hus 20, førstetrinns løpehjul 22 og førstetrinns utløp 24.

Annentrinns-kompressor 62 omfatter annentrinns hus 30, annentrinns løpehjul 32 og annentrinns utløp 34. Tredjetrinns-kompressor 63 omfatter tredjetrinns hus 40, tredjetrinns løpehjul 42 og tredjetrinns utløp 44. Førstetrinns løpehjul 22 er koplet til førstetrinns aksel 26, slik at førstetrinns løpehjul 22 vanligvis står fast i forhold til førstetrinns aksel 26. Tilsvarende er annentrinns løpehjul 32 og tredjetrinns løpehjul 42 rotasjonsmessig faste i forhold til annentrinns aksel 36.

[0024] Effektforsyningen 12 er koplet til én ende av drivakselen 16 og tilveiebringer dreiemomentet for å rotere drivakselen 16 og følgelig kjøre kompressoren 10. Eksempler på effektforsyninger som kan brukes for å drive en kompressor inkluderer, uten begrensning, motorer med innvendig forbrenning, elektriske motorer, turbiner, osv. Drivhjulet 50 er rotasjonsmessig fastholdt i forhold til drivakselen 16. Drivhjulet 50 er koplet til førstetrinns aksel 26 og annentrinns aksel 36 via førstetrinns pinjong 28 henholdsvis annentrinns pinjong 38. Når drivakselen 16 roterer, roterer drivhjulet 50, hvilket resulterer i rotasjon av førstetrinnsløpehjulet 22, annentrinns-løpehjulet 32 og tredjetrinns-løpehjulet 42. Lageret (ikke vist) mellom rammen 14 og hver roterende aksel (dvs. drivakselen 16, førstetrinnsakselen 26 og annentrinns-akselen 36) tilveiebringer bæring og støtte under rotasjonen av hver aksel.

[0025] Når kompressoren 10 opererer normalt (dvs. ikke i motsatt rotasjon), kommer fluid inn i kompressoren 10 ved kompressorens innløp 18. Fluid passerer gjennom førstetrinns-utløpet 21 inn i førstetrinns-kompressoren 61. Fluidet komprimeres av førstetrinns-kompressoren 61 og avgis ved førstetrinns-utløpet 24. Det komprimerte fluid fra førstetrinns-utløpet 24 kommer inn i annentrinnskompressoren 62 ved annentrinns-innløp 38. Annentrinns-kompressor 62 komprimerer videre fluidet og avgir det komprimerte fluid ved annentrinns-utløp 34. Det komprimerte fluid fra annentrinns-utløp 34 kommer inn i tredjetrinnskompressor 63 ved tredjetrinns-innløp 48. Tredjetrinns-kompressor 63 komprimerer videre fluidet og avgir det komprimerte fluid ved tredjetrinns-utløp 44. Ved hvert suksessive trinn blir fluidet videre komprimert. Til slutt avgis komprimert fluid fra kompressoren 10 ved tredjetrinns-utløp 44.

[0026] Det komprimerte fluid som avgis fra tredjetrinn-utløp 44 forflytter seg gjennom utløpsledningsrør 15 til akkumulatoren 23. Det komprimerte fluid kan lagres i akkumulatoren 23 inntil et tidspunkt hvor komprimert fluid er nødvendig. I andre utførelser kan akkumulatoren være en lagringsbeholder, eller prosessanlegg eller en lengde av røropplegg som har evnen til å akkumulere komprimert fluid som avgis fra en kompressor.

[0027] Med henvisning til figurene 2 og 3, vises innretningen 80 for å forhindre motsatt rotasjon forbundet med en ramme 14 av kompressoren 10. Innretningen 80 for å forhindre motsatt rotasjon omfatter en låsearm 81, krage 82, hengsel 84 og aktuator 87. Låsearmen 81, aktuatoren 87 og hengselet 84 er vist montert på rammen 14 ved hjelp av en brakett 83. Låsearmen 81 har en fri ende 81B og en hengslet ende 81A. Den hengslede ende 81A er innfestet til hengslet 84, hvilket tillater låsearmen 81 å dreie seg om hengslet 84 som respons på aktuatoren 87.

[0028] Kragen 82 står rotasjonsmessig fast i forhold til drivakselen 16. To utskjæringer 88 er tilveiebrakt på kragen 82. I andre utførelser kan kragen 82 inkludere kun én utskjæring eller flere enn én utskjæring. Utskjæringene kan videre være anordnet med jevn eller ujevn innbyrdes avstand omkring utsiden av kragen 82.

[0029] På fig.3, er låsearmen 81 vist i den ulåste posisjon. Under normal operasjon av kompressoren 10 (dvs. ikke i motsatt rotasjon), holdes låsearmen 81 i den ulåste posisjon ved hjelp av aktuatoren 87. Aktuatoren 87 tilveiebringer en kraft 90 som lineært strekker ut en pinne 86. Kraften 90 overføres til låsearmen 81 ved hjelp av en ring 89 på pinnen 86. Aktuatoren 87 kan være elektrisk koplet til effektforsyningen 12, slik at aktuatoren 87 har effekt for å generere kraften 90, hvilket holder låsearmen 81 i den ulåste posisjon, så lenge effektforsyningen 12 kjører. I valgte utførelser, kan en sensor og/eller andre kontrollmidler være anordnet til å styre operasjonen av aktuatoren 87, slik at aktuatoren 87 holder låsearmen 81 i den ulåste posisjon, så lenge effektforsyningen 12 tilveiebringer dreiemoment for rotere drivakselen 16.

[0030] Når ringen 89 overfører oppoverrettet kraft 90 til låsearmen 81, dreier låsearmen 81 omkring hengslet 84, hvilket forårsaker at den frie ende 81B roterer bort fra kragen 82. En avlang åpning 85 er anordnet i låsearmen 81, hvilket tillater låsearmen 81 å dreie om hengslet 84 i forhold til pinnen 86 når pinnen 86 strekkes lineært ut fra aktuatoren 87.

[0031] Når den er i den ulåste posisjon, er drivakselen 16 og kragen 82 fri til å rotere omkring lengdeaksen av drivakselen 16. Videre, når låsearmen 81 er i den ulåste posisjon, har låsearmen 81 ikke kontakt med kragen 82.

[0032] Det vises igjen til figurene 1 og 2, idet motsatt rotasjon kan opptre når effektforsyningen 12 stenges av, med eller uten hensikt. Hvis effektforsyningen 12 stenges av, vil trykkdifferanser over kompressoren 10 forsøke å utlignes.

Komprimert fluid ved høyt trykk i akkumulatoren 23 vil forsøke å strømme tilbake gjennom kompressoren 10 til innløpet 18. Tilbakestrømming vil således utøve en kraft på kompressorløpehjulet/løpehjulene, hvilket genererer et dreiemoment på drivhjulet 50 og drivakselen 16, hvilket resulterer i motsatt rotasjon. Innretningen 80 for å forhindre motsatt rotasjon tjener til å forhindre motsatt rotasjon av drivakselen 16, og følgelig forhindre motsatt rotasjon av kompressoren 10.

[0033] Det vises til fig.4, hvor låsearmen 81 er vist i den låste posisjon. Når låsearmen 81 er i den låste posisjon, er den frie ende 81B i positivt inngrep med utskjæringen 88. Inngrep mellom den frie ende 81A og utskjæringen 88 forhindrer motsatt rotasjon av kragen 82, hvilket forhindrer motsatt rotasjon av drivakselen 16.

[0034] Som tidligere omtalt holder aktuatoren 87 låsearmen 81 i den ulåste posisjon så lenge effektforsyningen 12 tilveiebringer dreiemoment for å rotere drivakselen 16 i retning forover. Aktuatoren 87 kan f.eks. være elektrisk koplet eller elektrisk forriglet til effektforsyningen 12, slik at aktuatoren 87 har effekt så lenge effektforsyningen 12 har effekt. Imidlertid, det øyeblikk effektforsyningen stenges av, opphører kraften 90 som tilveiebringes av aktuatoren 87. For eksempel kan effekt til aktuatoren 87 stenges av samtidig hver gang effektforsyningen 12 stenges av .

[0035] Så snart kraften 90, som virker på pinnen 86 opphører, beveger pinnen 86 seg lineært nedover som respons på tyngdekraften eller et forbelastningsmiddel (ikke vist) som er tilbøyelig til å trekke pinnen 86 lineært inn i aktuatoren 87. I en annen utførelse er det tilveiebrakt en feilsikker fjær for å trekke pinnen 86 lineært inn i aktuatoren 87 når kraften 90 opphører. Videre, så snart kraften 90 opphører, holder pinnen 86 og ringen 89 ikke lenger låsearmen 81 i den ulåste posisjon. Den frie ende 81B dreies følgelig nedover og får kontakt med kragen 82. Så snart den frie ende 81B er i kontakt med kragen 82, hvis drivakselen 16 begynner å rotere i motsatt retning, vil låsearmen 81 positivt gå i inngrep med utskjæring 88, hvilket forhindrer motsatt rotasjon av drivakselen 16. Ved hjelp av dette middel, når effektforsyningen 12 stenges av, antar innretningen 80 for å forhindre motsatt rotasjon en feilsikker posisjon som forhindrer motsatt rotasjon av drivakselen 16 og kompressoren 10.

[0036] Det vises til figurene 5a til 5e, hvor innretningen 80 for å forhindre motsatt rotasjon er vist i fem sekvensielle posisjoner. Fig.5a viser låsearmen 81 i den ulåste posisjon mens effektforsyningen 12 tilveiebringer dreiemoment for å rotere drivakselen 16 i retning forover. Fig.5b viser igjen låsearmen 81 i den ulåste posisjon når effektforsyningen 12 fortsetter å tilveiebringe dreiemoment for å rotere drivakselen 16 i retning forover. På fig.5c, har effektforsyningen 12 blitt avstengt og tilveiebringer ikke lenger dreiemoment for å rotere drivakselen 16 i retning forover. Drivakselen 16 og kragen 82 fortsetter sin foroverrettede rotasjon, men rotasjonshastigheten til drivakselen 16 og kragen 82 avtar på grunn av effektene av friksjon og trykkutligning over kompressoren 10. Så snart effektforsyningen 12 er avstengt, kommer låsearmen 81 i kontakt med kragen 82, siden aktuatoren 87 ikke lenger tilveiebringer kraft 90 for å holde låsearmen 81 i den ulåste posisjon. Rotasjonshastigheten til drivakselen 16 avtar inntil en foroverrettet rotasjonshastighet som er null er oppnådd. Fig.5d viser låsearmen 81 idet den forblir i kontakt med kragen 82 nettopp når drivakselen 16 og kragen 82 begynner å rotere motsatt. Til slutt, på fig.5e er den motsatte rotasjon av drivakselen 16 fysisk stoppet så snart utskjæringen 88 er i positivt inngrep med låsearmen 81.

[0037] I de utførelser som er vist på figurene 3-5, har låsearmen 81 ikke kontakt med kragen 82 så lenge en effektforsyning tilveiebringer dreiemoment for å rotere drivakselen 16 i retning forover. For eksempel kan effekt til aktuatoren 87 samtidig stenges av hver gang effektforsyningen 12 stenges av. Imidlertid, hvis aktuatoren 87 av en eller annen årsak svikter mens effektforsyningen 12 fortsetter å tilveiebringe dreiemoment for å rotere drivakselen 16 i retning forover, og låsearmen 81 kommer i kontakt med kragen 82, vil låsearmen 81 ikke positivt gå i inngrep med utskjæringen 88 og vil således ikke forhindre vedvarende rotasjon av drivakselen 16 i retning forover. Én med fagkunnskap innen teknikken vil således forstå at uten hensyn til om hvorvidt aktuatoren 87 svikter eller ikke, vil innretningen 80 for å forhindre motsatt rotasjon tillate foroverrettet rotasjon av drivakselen 16 og forhindre motsatt rotasjon av drivakselen 16. I andre utførelser kan låsearmen 81 av innretningen 80 for å forhindre motsatt rotasjon ha kontakt med kragen 82 mens en effektforsyning tilveiebringer dreiemoment for å rotere drivakselen 16 i retning forover.

[0038] Innretningen 80 for å forhindre motsatt rotasjon er således anordnet i umiddelbar nærhet av drivakselen 16 for å forhindre motsatt rotasjon av drivakselen 16 og kompressoren 10 når effektforsyningen 12 stenges av, med eller uten hensikt. Videre, ved å forhindre motsatt person av kompressoren 10 før den begynner, tjener innretningen 80 for å forhindre motsatt rotasjon også til å eliminere det scenario hvor kompressoren opererer i motsatt rotasjon og brått gjenvinner effekt.

[0039] I visse utførelser, kan innretningen 80 for å forhindre motsatt rotasjon være posisjonert i umiddelbar nærhet av en annen kompressoraksel enn drivakselen 16 (eksempelvis førstetrinns-akselen 26, annentrinns-akselen 36, osv.) for å forhindre motsatt rotasjon av kompressoren. Videre, kan innretningen 80 for å forhindre motsatt rotasjon være lokalisert i forskjellige lokaliseringer langs lengden av en slik kompressoraksel. Enda videre, kan flere enn én innretning 80 for å forhindre motsatt rotasjon være tilveiebrakt, på en enkelt kompressoraksel eller på forskjellige kompressoraksler, for å forhindre motsatt rotasjon av kompressoren.

[0040] Selv om kompressoren 10 på figurene 1 og 2 er vist som en tretrinns sentrifugalkompressor, kan utførelser av den foreliggende oppfinnelse brukes til å forhindre motsatt rotasjon av enhver roterende kompressor (eksempelvis sentrifugal-kompressorer, aksial-kompressorer, scroll-kompressorer, inlinekompressorer, osv.), enhver roterende pumpe eller enhver roterende aksel.

[0041] Med henvisning til figurene 6 og 7, vises en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Innretningen 92 for å forhindre motsatt rotasjon omfatter låsearm 91, krage 94 og aktuator 97. Låsearmen 91 er anordnet inne i aktuatoren 97 og kan strekke seg lineært ut fra aktuatoren 97. Utsparingen 99 er anordnet inne i bæreinnretningen 33 for å romme aktuatoren 97. Bæreinnretningen 33 kan være en del av en kompressorramme eller en hvilken som helst egnet struktur som er i stand til å bære innretningen 92 for motsatt rotasjon i umiddelbar nærhet av en roterende aksel.

[0042] En krage 94 er anordnet rundt en aksel 11 og står rotasjonsmessig fast i forhold til akselen 11. Akselen 11 kan være en kompressordrivaksel eller en hvilken som helst annen roterende aksel hvor det er ønskelig å forhindre rotasjon i én retning. To utskjæringer 98 er anordnet på kragen 94. I andre utførelser kan kragen 94 inkludere kun én utskjæring eller flere enn én utskjæring. Videre kan utskjæringene ha jevn eller ujevn innbyrdes avstand omkring utsiden av kragen 94.

[0043] På fig.6, er låsearmen 91 vist i den ulåste posisjon. Når låsearmen 91 er i den ulåste posisjon, er akselen 11 og kragen 94 fri til å rotere omkring lengdeaksen av akselen 11. Videre, når låsearmen 91 er i den ulåste posisjon, er låsearmen 91 anordnet langt nok inne i aktuatoren 97 til at låsearmen 91 ikke er i positivt inngrep med utskjæringen 98 av kragen 94.

[0044] Innretningen 90 for å forhindre motsatt rotasjon holdes i den ulåste posisjon ved hjelp av aktuatoren 97. Forbelastningsinnretningen 96 er anordnet inne i aktuatoren 97. Forbelastningsinnretningen 96 tilveiebringer en kraft som forsøker å lineært strekke låsearmen 91 ut fra aktuatoren 97. Som vist på figurene 6 og 7 er forbelastningsinnretningen 96 en fjær, i andre utførelser kan forbelastningsinnretningen imidlertid være en permanent magnet, elektromagnet eller annen innretning som er i stand til å generere en kraft. Når den tilføres effekt tilveiebringer aktuatoren 97 en kraft 93 på låsearmen 91 som overvinner den kraft som genereres av forbelastningsinnretningen 96, hvilket forhindrer låsearmen 91 i å strekke seg langt nok ut fra aktuatoren 97 til kontakt med kragen 94. I visse utførelser kan aktuatoren 97 være elektrisk koplet eller elektrisk forriglet til effektforsyningen som roterer akselen 11, slik at aktuatoren 97 har effekt til å utøve kraft 93 så lenge effektforsyningen går. I andre utførelser kan en sensor eller et annet kontrollmiddel være anordnet til å styre operasjonen av aktuatoren 97, slik at aktuatoren 97 utøver kraft 93, hvilket holder låsearmen 91 i den ulåste posisjon, så lenge en effektforsyning tilveiebringer dreiemoment for å rotere akselen 11.

[0045] På fig.7 er låsearmen vist i den låste posisjon. Når låsearmen 91 er i den låste posisjon, er låsearmen 91 i positivt inngrep med utskjæringen 98 av kragen 94, hvilket forhindrer motsatt rotasjon av akselen 11.

[0046] Kraften 93, som er vist på fig.6, tilveiebringes av aktuatoren 97 så lenge en effektforsyning (ikke vist) tilveiebringer dreiemoment for å rotere akselen 11 i retning forover. Imidlertid, når dreiemoment ikke lenger påføres for å rotere akselen 11 i retning forover (eksempelvis effektforsyningen er stengt av), opphører kraften 93. Aktuatoren 97, kan f.eks. være elektrisk koplet til effektforsyningen som tilveiebringer dreiemomentet for å rotere akselen 11, slik at aktuatoren 97 stenges av når effektforsyningen stenges av. I visse utførelser kan en sensor og/eller andre kontrollmidler være tilveiebrakt for å styre operasjonen av aktuatoren 97, slik at aktuatoren 97 holder låsearmen 91 i den ulåste posisjon, så lenge en effektforsyning tilveiebringer dreiemoment for å rotere akselen 11.

[0047] Så snart kraften 93 som virker på låsearmen 91 opphører, strekker låsearmen 91 seg ut fra aktuatoren 97 inntil den får kontakt med kragen 94 som respons på forbelastningsinnretningen 96. Nær det punkt hvor akselen 11 oppnår en null-rotasjonshastighet, vil låsearmen 91 strekke seg langt nok ut til fullt inngrep med utskjæringen 98 av kragen 94, hvilket forhindrer mulig motsatt rotasjon.

Ved hjelp av dette middel, når effektforsyningen som tilveiebringer dreiemoment for å rotere akselen 11 i retning forover stenges av, antar innretningen 92 for å forhindre motsatt rotasjon en feilsikker posisjon som forhindrer motsatt rotasjon av akselen 11.

[0048] To aktuatorer, som hver er funksjonsdyktige til å strekke ut en låsearm, er vist på figurene 6 og 7. I andre utførelser kan en enkelt aktuator eller flere enn to aktuatorer brukes for å forhindre motsatt rotasjon av en aksel eller kompressor.

[0049] I de utførelser som er vist på figurene 3-7, utgjøres hver av kragen 82 og kragen 94 av to deler som er boltet sammen rundt drivakselen 16 henholdsvis akselen 11. Friksjonskrefter som virker ved grenseflaten mellom kragen og akselen forhindrer kragen i å bevege seg lineært eller rotasjonsmessig i forhold til akselen. I andre utførelser kan kragen være koplet til akselen ved hjelp av andre midler, inkludert, uten begrensning, presspasning, sveising, osv. Kragen kan videre være koplet til akselen ved hjelp den mekaniske vekselvirkning til en skive på den innvendige overflate av kragen som føres sammen med en korresponderende utskjæring på utsiden av akselen, eller omvendt. Enda videre kan kragen og akselen være maskinert eller støpt som et enkelt stykke.

[0050] Aktuatoren som brukes til å holde innretningen for å forhindre motsatt rotasjon i den ulåste posisjon kan være en hvilken som helst innretning som er i stand til å generere en kraft, inkludert, uten begrensning, en elektromagnetisk solenoid, en hydraulisk aktuator, en elektrisk motor, osv. Aktuatoren kan være montert på en hvilken som helst passende måte, så lenge aktuatoren kan tilveiebringe den kraft som er nødvendig for å holde innretningen for å forhindre motsatt rotasjon i den ulåste posisjon, samtidig som en tillater innretningen å anta den låste posisjon når det dreiemoment som tilveiebringes for å rotere akselen avbrytes.

[0051] Komponentene i innretningen for å forhindre motsatt rotasjon kan være laget av et hvilket som helst passende materiale, inkludert, uten begrensning, metaller (eksempelvis jern, aluminium, titan, osv.), metallegeringer (eksempelvis stål, inkonel, osv.), ikke-metaller (eksempelvis plast, tre, osv.), kompositter (eksempelvis karbonfiber, osv.), osv. Videre, hvis korrosjon er et anliggende, kan komponentene av innretningen for å forhindre motsatt rotasjon være laget av et hvilket som helst passende korrosjonsbestandig materiale og/eller belagt med et passende korrosjonsbeskyttende lag.

[0052] På den beskrevne måte har den foreliggende oppfinnelse den fordel at den direkte eller fysisk forhindrer rotasjon av en aksel i motsatt retning. Mer bestemt, på den beskrevne måte, har den foreliggende oppfinnelse den fordel at den direkte og fysisk forhindrer motsatt rotasjon av en kompressor. Ved direkte å forhindre motsatt rotasjon av en kompressor, eliminerer den foreliggende oppfinnelse behov for spesialiserte toveislagre som er designet for foroverrettet og motsatt rotasjon, spesialiserte toveis tannhjul og pinjonger som er designe til foroverrettet og motsatt rotasjon, og spesialiserte smøresystemer som er designet for å tilveiebringe passende smøring i foroverrettet og motsatt retning. Videre, ved direkte å forhindre motsatt rotasjon, tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse beskyttelse mot fysisk bruk av forskjellige kompressordeler. Særlig vil den foreliggende oppfinnelse forhindre for stort dreiemoment på en kompressordrivaksel, hvilket kan resultere i fysisk brudd av drivakselen, i det tilfelle når kompressoren roterer i motsatt retning og kompressorens effekttilførsel brått skrus tilbake på og påfører et dreiemoment på kompressorakselen i en retning som er motsatt den motsatte rotasjon. Enda videre, en annen fordel ved den foreliggende oppfinnelse er dens evne til å anta en feilsikker, låst posisjon når en kompressor stenges av.

[0053] Selv om foretrukne utførelser av denne oppfinnelse har blitt vist og beskrevet, kan modifikasjoner av denne gjøres av en fagperson innen teknikken uten å avvike fra denne oppfinnelses omfang eller lære. De utførelser som her er beskrevet er kun eksemplifiserende, og er ikke begrensende. Mange variasjoner og modifikasjoner av systemet og anordningene er mulige og er innenfor omfanget av oppfinnelsen. For eksempel kan de relative dimensjoner av forskjellige deler, de materialer som de forskjellige deler er laget av og andre parametere varieres, så lenge innretningen for å forhindre motsatt rotasjon beholder de fordeler som her omtales. Omfanget av beskyttelse er følgelig ikke begrenset til de utførelser som her beskrives, men er kun begrenset av de krav som følger, idet omfanget av disse skal inkludere alle ekvivalenter til den gjenstand som angis i kravene.

Claims

PATENTKRAV

1. Innretning for å forhindre en aksel (16) som er motordrevet til å rotere i én retning fra å rotere i en andre retning, omfattende:

en krage (82) som er anordnet rundt akselen (16), hvor kragen (82) står rotasjonsmessig fast i forhold til akselen, hvor kragen omfatter en utskjæring (88);

en låsearm (81) med en ulåst posisjon som tillater kragen (82) og akselen (16) å rotere i en første retning, og en låst posisjon; og

en aktuator (87) som er funksjonsdyktig til å automatisk bevege låsearmen (81) mellom både den låste posisjon og den ulåste posisjon, nevnte aktuator (87) tilveiebrakt for å bevege låsearmen (81) til låst posisjon når akselen (16) ikke drives til å rotere; og hvor akselen (16) er forhindret i å rotere kun i den andre posisjonen når låsearmen (81) er i den låste posisjonen og er i inngrep med utskjæringen (88).

2. Innretning som angitt i krav 1, hvor låsearmen ikke har kontakt med kragen når låsearmen er i den ulåste posisjon.

3. Innretning som angitt i krav 1, hvor låsearmen har en fri ende og en hengslet ende.

4. Innretning som angitt i krav 3, videre omfattende et hengsel som er innfestet til den hengslede ende av låsearmen, hvor låsearmen kan dreie seg om den hengslende ende.

5. Innretning som angitt i krav 4, hvor låsearmen dreier seg omkring hengslet når aktuatoren beveger låsearmen mellom den låste posisjon og den ulåste posisjon.

6. Innretning som angitt i krav 5, hvor den frie ende positivt er i inngrep med den minst ene utskjæring.

7. Innretning som angitt i krav 1, hvor låsearmen er i det minste delvis anordnet inne i aktuatoren, og hvor låsearmen strekker seg lineært ut fra aktuatoren når låsearmen er i den låste posisjon.

8. Innretning som angitt i krav 1, videre omfattende en effektforsyning som er koplet til akselen, hvor effektforsyningen tilveiebringer dreiemoment for å rotere akselen kun i den første retning.

9. Innretning som angitt i krav 8, hvor aktuatoren holder låsearmen i den ulåste posisjon så lenge effektforsyningen tilveiebringer dreiemoment for å rotere akselen i den første retning.

10. Innretning som angitt i krav 8, hvor aktuatoren beveger låsearmen fra den ulåste posisjon til den låste posisjon når effektforsyningen ikke tilveiebringer dreiemoment for å rotere akselen i den første retning.

11. Innretning som angitt i krav 8, videre omfattende et kompressordrivhjul som er innfestet til akselen, hvor drivhjulet står rotasjonsmessig fast i forhold til akselen.

12. Innretning som angitt i krav 11, videre omfattende et løpehjul som er koplet til kompressorens drivhjul, hvor løpehjulet roterer når kompressorens drivhjul roterer.

13. Innretning som angitt i krav 1, hvor nevnte aktuator automatisk kan bevege låsearmen fra den låste posisjonen til åpen posisjon ved bruk av elektrisk kraft.

14. Innretning som angitt i krav 1, hvor nevnte aktuator automatisk kan bevege låsearmen fra den låste posisjonen til åpen posisjon ved bruk hydraulisk kraft.

15. Innretning for å kun forhindre motsatt rotasjon av en roterende kompressor (10), omfattende:

en drivaksel (16) roterbar i forover retning og i motsatt retning;

en effektforsyning (12) som er koplet til én ende av drivakselen (16), hvor effektforsyningen er funksjonsdyktig til å rotere drivakselen (16) kun i en forover retning;

en krage (82) som er anordnet rundt drivakselen (16), hvor kragen (82) står rotasjonsmessig fast i forhold til drivakselen (16), hvor kragen omfatter en utskjæring (88);

en låsearm (81) med en ulåst posisjon som tillater kragen (82) og drivakselen (16) å rotere i den første retning og en låst posisjon;

en aktuator (87) som er funksjonsdyktig til å automatisk bevege låsearmen (81) mellom både den låste posisjon og den ulåste posisjon, nevnte aktuator (87) tilveiebrakt for å bevege låsearmen (81) til låst posisjon når effektforsyningen (12) ikke roterer akselen (16) i forover retning; og hvor akselen (16) er forhindret i å rotere kun i den andre posisjonen når låsearmen (81) er i den låste posisjonen og er i inngrep med utskjæringen (88).

16. Innretning som angitt i krav 15, hvor låsearmen ikke har kontakt med kragen når låsearmen er i den ulåste posisjon.

17. Innretning som angitt i krav 15, hvor låsearmen har en fri ende og en hengslet ende, omfattende et hengsel som er innfestet til den hengslede ende av låsearmen, hvor låsearmen kan dreie seg omkring den hengslede ende.

18. Innretning som angitt i krav 17, hvor låsearmen dreier seg omkring hengslet når aktuatoren beveger låsearmen mellom den låste posisjon og den ulåste posisjon.

19. Innretning som angitt i krav 18, hvor den frie ende er i positivt inngrep med den minst ene utskjæring når låsearmen er i den låste posisjon.

20. Innretning som angitt i krav 15, hvor låsearmen er anordnet inne i aktuatoren og hvor låsearmen strekker seg lineært ut fra aktuatoren når låsearmen er i den låste posisjon.

21. Innretning som angitt i krav 15, hvor aktuatoren holder låsearmen i den ulåste posisjon så lenge effektforsyningen roterer drivakselen i den første retning.

22. Innretning som angitt i krav 15, hvor aktuatoren beveger låsearmen fra den ulåste posisjon til den låste posisjon når effektforsyningen ikke roterer drivakselen i den første retning.

23. Innretning som angitt i krav 15, hvor nevnte aktuator automatisk kan bevege låsearmen fra den låste posisjonen til åpen posisjon ved bruk av elektrisk kraft.

24. Innretning som angitt i krav 15, hvor nevnte aktuator automatisk kan bevege låsearmen fra den låste posisjonen til åpen posisjon ved bruk av hydraulisk kraft.

25. Kompressor (10), omfattende:

en drivaksel (16);

et kompressordrivhjul (50) som er innfestet til drivakselen (16), hvor drivhjulet (50) står rotasjonsmessig fast i forhold til drivakselen (16);

en effektforsyning (12) som er koplet til én ende av drivakselen, hvor effektforsyningen (12) tilveiebringer dreiemoment for å rotere drivakselen i en første retning; og

midler for å forhindre rotasjonen av drivakselen i en annen retning ved automatisk, aktivt og positivt å bringe drivakselen (16) i inngrep i en låst posisjon når effektforsyningen (12) ikke tilveiebringer dreiemoment for å rotere drivakselen og automatisk, aktivt koble fra drivakselen (16) i en åpen posisjon så lenge effektforsyningen (12) tilveiebringer dreiemoment for å rotere drivakselen (16).

26. Kompressor som angitt i krav 25, videre omfattende et løpehjul som er koplet til kompressordrivhjulet, hvor løpehjulet roterer når kompressordrivhjulet roterer.

27. Kompressor som angitt i krav 25, hvor midlene automatisk, aktivt løsner drivakselen i nevnte låste posisjon ved bruk av elektrisk kraft.

28. Kompressor som angitt i krav 25, hvor midlene automatisk, aktivt løsner drivakselen i nevnte låste posisjon ved bruk av hydraulisk kraft.