SE1100018A1 - Kompressor med lågfriktionstätning - Google Patents

Description

sfariska innerväggen av kulan 18, 19, dublera som vätska- och/ eller smörjmedelstätningar . I det senare fallet sättar skjutreglagen i huvudsak inte press på ytan mot vilka de tätar, samtidigt som de ger tillräcklig tätning och möjliggör förflyttning av delar.

Uppfinningen avser vidare en sådan kompressor med remedier 7, 18, 19 för att ordna ringelementet med dess normala i en vinkel mot rotationsaxeln ordnad så att vinkeln år föränderlig, och varved kompressionsförhållandet ändras.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar, rakt från sidan, inre delar av kompressorn vid en första rotationsvinkel Fig. 2 visar, från en vinkel något över från sidan, inre delar av kompressorn vid den första rotationsvinkel Fig. 3 visar, rakt från sidan, inre delar av kompressorn vid en andra rotationsvinkel Fig. 4 visar, från en vinkel något över från sidan, inre delar av kompressorn vid den andra rotationsvinkel F ig. 5 visar, rakt från sidan, inre delar av kompressorn vid en tredje rotationsvinkel Fig. 6 visar, från en vinkel något över från sidan, inre delar av kompressorn vid tredje rotationsvinkel F ig. 7 visar en tapdrivring Fig. 8 visar en vingdrivkula F ig. 9 visar de inre delarna med ett ringelement som sett rakt från sidan och visar också ett uttryck för ringdrivkulan Fig. 10 visar de inre delar med ringelementetet sedd från en vinkel något över från sidan Fig. 11 visar ett uttryck för inre delar med skiljevingar och utan ringelementetet Fig. 12 visar inre delar med skiljevingar och ringelementetet Fig. 13 visar kompressorhöljet Fig. 14 visar kompressorhöljet och inre delar i tvärsnitt F ig. 15 visar ringelementet med en första förkroppsligande av tätningsvingorna Fig. 16 visar ringelementetet med ett andra förkroppsligande av tätningsvingorna, ringdrivkulan och tapdrivkulan Fig. 17 visar en detaljerad bild av den centrala delen av kompressorn, inklusive tätningstappor, ringdrivkulan och tapdrivkulan Fig. 18 visar en alternativ förkroppsligande av tätningsvingorna Fig. 19 visar ytterligare en alternativ förkroppsligande av tätningsvingorna Beskrivning av önskade utföringsformer Figurerna 1-6 visar de inre delarna av kompressor enligt uppfinningen i tre roterade steg, åtskilda av en rotationsvinkel på 30 °. Figurerna syftar till att förklara den funktionella grunden för kompressorn, och det yttre höljet och andra detaljer har eliminerats från figurerna för att förenkla.

De sex figurer är uppdelade i två grupper som illustrerar inre delar av kompressorn från sidan och från en vinkel strax över de inre delars symmetriplan. Dessa två grupper utgörs av figur 1, 3 och 5 och 2, 4 och 6, respektive. I varje två på varandra följande figurer är den fasthållas rotationsvinkeln, och elementen visas från två olika synsvinklar.

För cirkulärt symmetriska element är rotationsvinkel svårt att determinera visuellt, så rotationsvinkelsindikatorer l har lagts till figurorna. Dessa representerar uppenbarligen inte fysiska element.

Fig. l visar, rakt från sidan, kompressorns inre delar vid en första rotationsvinkel. Varje visad del i figuren roterar därsom axeln 6 roterar, vilket indikeras av pilen längst ner i figuren. 4a-b, Sa-b roterar om axeln 6, medans axeln 7 roterar, i en vinkel som kan skilja sig från noll, i förhållande till axeln 6. Axeln 7 är i alla figuror l-6 inställd på en fast vinkel i förhållande till axel 6. Axeln 7 kan ställas in på en annan vinkel, vilket ger en annan grad av komprimering än den som gjorts i figurorna l-6.

Axeln 6 sträcker sig uppåt till vingdrivkulan 8. som bara är delvis synlig i centrum för de illustrerade objektarne. Vingdrivkulan 8 är, i den förkroppsligande som visas i figur 9 till 12, direkt eller indirekt mekaniskt anslutat till alla andra delar som visas i respektive figuror och driver ringkulan, inte visat, via tappor, eller kan, i en förkroppsligande visad i figuror l till 6 och 16. 17, selv vara direkt eller indirekt driven av tapdrivkulan, i vilket fall vingdrivkulan med fördel integreras med avgränsarevingarna som inom kort kommer att beskrivas och som axeln 6 roterar, roterar de övriga delarna med det.

I det närbelägna förkroppsligande består kompressorn av minst fyra avgränsare vingar 4a-b, Sa-b, där den övre Sa och nedre 5b avgränsarevingarna utgörs av tunna stympada, konformade element vändad mot varandra med respektive konspetsar pekande imot varandre. De stympade konformade övra och nedra avgränsarevingar är arrangerade med sina centrala axlar sammanfallende med den centrala axeln av axeln 6. Omtalade avgränsarevingar kan, som tidigare nämnts, i ett andra förkroppsligande med fördel integreras och anslutas direkt till axeln 6, varvid vingförarekulan i huvudsak kan elimineras och ett homokinetiskt led (till exempel ett Rzeppa led) kan anvämndas för att överföra vridmoment mellan tapdrivkulan 20 och ringdrivkulan 19, som framgår av figurorna 16 och 17.

De övre och nedre avgränsarevingar definiera ett volym sträckande sig mellan dem, vilket i sin tur är indelad i, i detta förkroppsligande, fyra olika volymer med fyra tvärgående avgränsarevingar 4a- b. De tvärgående avgränsarevingarna är i huvudsak plana, trunkerade cirkelsektorer. De tvärgående avgränsarevingarna arrangeras mellan den övre och nedre avgränsningsvingar och varje tvärgående avgränsarevinge sträcker sig från övre till nedre avgränsare vingan och bildar en rät vinkel i varje skärningspunkt mellan de tvärgående avgränsarevingen och de övre och nedre avgränsarevingar. De tvärgående avgränsarevingarna är jämnt fördelade runt de övre och nedre avgränsarevingar, och är, i det presenterade förkroppsligandet, positionerade i huvudsak nittio grader från varandra. De tvärgående avgränsare vingar är i närvarande förkroppsligandet lufttätt knutna till de övre och nedre avgränsarevingar, i samband med kompressorhöljet formande, i detta förkroppsligande, fyra lufttäta fack.

Var och en av fyra fack som avgränsas av de sex avgränsarevingarna är vidare indelade i totalt åtta fack av ett ringelement 2, som i sin tur består av ett antal komponenter, som beskrivs nedan.

Ringelementet 2 är ytterligare i huvudsak formad som en cirkulär skiva, med fyra slitsar modtagande envar av de fyra tvärgående avgränsarevingar. För att uppnå lufttäthet, är ringelementet försett med tätningsvingor 3 arrangerad i omedelbar närhet av varje tvärgående avgränsarevinga, och dessa kommer att diskuteras mer i detalj nedan.

Ringelementet har sitt centrum på avgränsarevingarnas roterande axel, men är arrangerad med sin axel förskjuten från denna axeln. Detta innebär att som de inre delarna av kompressorn roterar, ökas eller minskas (i de fall där offset skiljer sig från noll) volymet av varje av de åtta fack . Det innebär att vätska som kommer in en av de åtta fack ved en rotationsvinkel, bestämd av det icke-illustrerade hölje som beskrivs nedan, finns kvar i det facket som kompressorn roterar. fackets volum minskar sedan eller ökar när kompressorn roterar, vilket leder till kompression eller dekomprimering av vätska, som bestämd av ringelementetet. Vätskan lämnar sedan kompressorn genom en utgång i höljet, vilket ger den avsedda kompression eller dekompression.

Fig. 2 visar, från en vinkel något över från sidan, de inre delar av kompressorn vid den första rotationsvinkel. I den här vyn syns axeln 7 tydligt.

Vinkeln mellan skaftama 6 och 7 bestämmer den relativa vinkeln mellan den ringelements och avgränsare vingarnas roterande axel, och därmed bestämmas kompressionsförhållandet.

Från denna vy är ett forkroppsligande av ringdrivkulan l9, fastnad till axeln 7 och arrangerad inuti vingdrivkulan 8, i detta förkroppsligande integrerat med och i huvudsak ersättat av avgränsarevingarna, även synlig.

Vid den valda vinkeln mellan axlarna 6 och 7 når ringelementetet hela vägen från nedre avgränsarevingen 5b till övre avgränsarevingen 5a orsakande att kompressionen når sitt maximum.

Fig. 3-6 visar, rakt från sidan och från en vinkel något över från sidan, respektive, hur de inre delarna av kompressorn flyttar till en andra och därefter en tredje rotationsvinkel. Vid denna rotation kommer varje tätningsvinga 3 att flyttas upp eller ner de tvärgående avgränsarevingar och för att uppnå tätning brukar motsvarande element i den readn kenda kunsten att pressas mot de tvärgående avgränsarevingarna med hjälp av fjädrar eller någon motståndskraftig substans. Detta orsakar slitage på tätningar och friktion i kompressorn.

I kompressorn enligt uppfinningen är dock tätningsvingorna 3, 23, 24 arrangerade mot de tvärgående avgränsarevingarna utan att applikera någon kraft mellan tätningsvingorna och de tvärgående avgränsarevingarna, med hjälp av en innovativ lösning som beskrivs i detalj nedan.

Fig. 7 visar en tapdrivkula och figur. 8 visar en vingdrivkula, som har vissa gemensamma drag.

Båda är ihåliga sfärer, med en genomboring sträckande sig genom centrum av varje boll.

De genomgående hållarna definierar en central axel för varje bollar, och två par av slitsar utökar parallellt med den centrala axeln på båda kulorna. l det presenterade förkroppsligande, är det första sättet beståande av fyra bredare tappslitsar l0a-b placerade med en inbördes avstand på nittio grader mellan hinannan följande slitsar runt kulorna och är avsedda att få fyra tapphâllare till ringelementetet med vilka ringelementetet I detta förkroppsligande drivs _ Den andra gruppen av fyra par smalare drivslitsar llal-2, llbl-2 är i det presenterade förkroppsligandet också placerade I en avstand av nittio grader mellan hinannan följande par, men det andra sätt av slitsar är försatt med essentiellt 45 grador i förhållande till det första sättet, medjämn avstånden mellan varje slits eller varje par slitsar. Den andra sätt av par av slitsar är i den nuvarande förkroppsligande arrangerad för att ta emot åtta hållartappor för tätningsvingorna.

Tapdrivkulan är avsedd att driva och styra tätningshållartappornas, 16, rörelser och är, som är fallet för vingdrivkulan, ansluten till axeln 6.

I detta förkroppsligande kommer väljarekulan 18, till vilken axeln 7 är fast ansluten, att ligga i mellan vingdrivkulan 8 och tapdrivkulan 9, och kommer att drivas av vingdrivkulan via tappor.

F ig. 8 visar vingdrivkulan 8 med tapdrivkulan 9, och axeln 6 ansluten till båda. Som framgår, arrangeras vingdrivkulan och tapdrivkulan så att motsvarande slitsor i de respektive kularna överlappar varandra. Detta gör det möjligt att placera tätninghållaretapporna i slitsar och dessa kan sprida sig till tappdrivkulan. Som motsvarande slitsar överlappar tillåter detta hållaretapporna att flytta upp eller ner sig i slitsarna, vilket gör det möjligt att vinkla ringdrivaxeln 7 relativt till axeln 6. vilket möjliggör olika grader av komprimering.

De drivande slitsar llal-2, llbl-2 tillåter tätningsvingorna att flytta sig upp och ner med ringelementen och kontrolleraden den relativa rotationsvinkeln mellan tätningsvingor och de tvärgående avgränsarevingar och transmitterar den nödvändige kraft för att driva tätningshållaretapporna, övervinna (smord) friktion mellan sade tätninghållaretappor och tapdrivkulan. Tätningshållaretapporna är avsedda för att hålla tätningsvingorna i omedelbar närhet av, eller mot de tvärgående avgränsarevingar, utan att tillämpa någon kraft mellan dem. Detta uppnås oberoende av hur ríngdrivkulan är vinklad i förhållande till vingdrivarekulan, och genom ett helt varv av kompressorn. Dessutom cancellerar tapporna effektivt de centripetala kraft som verkar på varje par av tätning vingar, och därigenom undvikas friktion mellan tätningsvingor och det yttre höljet Fig. 9 visar de inre delar med ringelementetet sett rakt från sidan, och figur. 10 visar de inre delar med ringelementetet sedd från en vinkel något över från sidan. 1 fig. 10 i synnerhet illustreras tydligt hur, i detta förkroppsligande, ringelementen är försedda med hållaretappor l2a-b sträckande sig från ringarna till slitsarna i ringelementetet.

Som visas i figur. 1 till och med 6 och figuror 16 och 17, kan ringelementen, i ett annad förkroppsligande, enkelt integreras och anslutas direkt till axeln 6, i vilken förkroppsligande vingdrivarkulan i huvudsak kan elimineras och ett homokinetisk led (till exempel Rzeppa) kan användas för att överföra vridmoment mellan tapdrivkulan och ringdrivkulan 19, som framgår av figurorna 16 och 17, i vilket fall ringelementslitsarna 10a-b blir överflödiga.

Figuren illustrerar också hur tätningsvingorna 3a1-2 i en utföringsform av uppfinningen är ordnade i slitsar i ringelementarna, som sträcker sig parallellt med den övre ytan av ringelementet. Dessa slitsar i ringelementarna orsaka att tätningsvingorna följar den upp- och nedåtgående rörelse längs de tvärgående avgränsarevingama. Det illustreras tydligt i figur. 10 hur slitsar i vingdrivarekulan tillåter upp-och nedåtgående rörelse av tätningsvingorna så att de alltid är anpassad mot sidorna av de tvärgående avgränsarevingarna, att uppnåande en tät försegling.

Fig. ll visar de inre delar med avgränsarevingar och med ringelementetet borttagen för tydlighetens skull. Avgränsarevingarna är i detta förkroppsligande, lufttätt fastnad till ett vingdrivarkulan, med varje tvärgående avgränsarevinga ordnad längs strängen för drivarkulan som sträcker sig mellan varje slits i paren av tätningsslitsar.

F ig. 12 visar de inre delar med avgränsarevingar och ringelementetet. Återigen är det illustrerad hur ringelementeten och avgränsarevingarna, i samband med vingendrivarkulan och det icke illustrerade yttre hölje, definierar åtta fack som ökar eller minskar i volym när kompressorn roterar.

Figuren visar också hur slitsarna i ringelementet, emottagande tätningsvingorna, är tillräckligt djupt för att ta emot i stort sett hela bredden av tätningsvingorna, men drivslitsarna placerar tätningsvingorna så att de sträcker sig ut från slitsoma, uppnåande en lufttät tätning.

Fig. 13 visar kompressorhöljet 13, som omger de inre delarna av kompressorn och uppnåande (i det angivna förkroppsligandet) åtta begränsade, helt slutna, fack som utför själva pumpningen eller komprimeringsprocessen. F örkapslingen är försedd med ingångs öppningar 14 och öppningar ut 15, genom vilka vätska trängar in i och ut ur kompressom.

Fig. 14 visar kompressorhöljet och inre delar i genomskärning, och här är delar av detaljarna kring tätningshållaretapporna illustrerade, vilket kommer att mer ingåande behandlad nedan.

Fig. 15 visar ringelementarna med ett förkroppsligande av tätningsvingorna 3al-2, 3b1-2 med bifogade kranar tätningshållaretappor l6bdl-2, 16acl-2. Varje tätningsvinge är kopplad till en motsvarande tätningsvinge på motsatt sida av kompressorn, så att tätning vingen 3a1 är ansluten till tätning vinge 3cl med tätningshållaretappan l6acl, och motsvarande för varje par av motsatt placerade tätningsvingor.

För varje par tätningsvingor, så som paret 3a1-2, löper den respektiva tätningshållaretapp l6ac 1-2 parallellt med tätningshållaretappan på tätningsvingaparet 3cl-2 på motsatt sida av centrum. Detta skulle ha inneburit att ett parallellt par tätningshållaretappor skulle kryssa ett annat par tätningshållaretappor i centrum, men tätningshållaretapporna är böjda nära centrum och därigenom böjd uppåt och nedåt, respektive, i figuren. Detta böjande nära centrum eliminerar korsningsproblem som annars skulle ha inträffat.

F ig. 16 visar ett andra förkroppsligande av ringelementarna, tätningsvingorna. ringdrivkulan 19 och tapdrivkulan 20.

I det föregående förkroppsligande var tätningsvingorna skuggade för enkel identifiering, medan figurarna 16-17 visar andra föremål än tätningsvingorna som streckade. Det andra förkroppsligande skiljer sig från det första förkroppsligande i att åtta skjutreglage l7a1-2, l7b1-2, l7cl-2, l7dl-2 styror tätningshållaretapporna via guidor 22a-d i ringdrivkulan 19 och i att ringdrivkulan är integrerad med ringelementen 21 och att avgränsarevingarna är integrerade och direkt anslutna till axeln 6, I praktiken eliminerande vingdrivkulan. Ett homokinetisk led (till exempel ett Rzeppa led) kan användas för att överföra vridmoment mellan tapdrivkulan 20 och ringdrivkulan, kulorna i Rzeppa stil placerad i spåren 21.

Fig. 17 visar en detaljerad bild av ett förkroppsligande för den centrala delen av kompressorn.

Nära korsningen mellan tätningsvingorna och tätningshållaretapporna, är skjutreglage l7a1-2, 17b1-2, 17c1-2, 17d1-2 illustrerad närmare. Sade reglage kan vara begränsad av guidor 22a-d i ringdrivkulan 19, vilket säkerställer att tätningshållartapporna och därmed tätningsvingorna hålls i huvudsak i planet av ringelementetet, 2, i huvudsak görande den relativa lokala rörelse mellan tätningsvingorna och ringelementvingoma 2a-d friktionsfri. Sade reglage kan, om utrustad med i huvudsak sfäriska ytor som vetter mot den sfäriska innerväggen av vingdrivarkulan, dubblera som smörjmedel- och/ eller vätskatätningar i vilket fall reglagen, eftersom de roterar runt centrum av kompressorn, röra sig längs ringdrivkulans innervägg och anpassas därimot, oavsett i vilket läge tätningsvingor är i förhållande till de tvärgående avgränsarevingarna. Återigen innebär detta att i huvudsak ingen kraft läggs på reglagen mot innerväggen av ringdrivkulan, minskande slitage och friktion. Om tillräckligt anpassning sker, kan smörjmedel- och/ eller vätskatäthet uppnås. l applikationer med tillräckligt små belastningar på tätningshållaretapporna blir det möjligt att använda de beskrivna delarna av kompressorn helt utan vätskasmörjning och alla nödvändiga Smörjning kan erhållas via fast Smörjmedel, såsom exempelvis PTFE.

Fig. 18 visar en alternativ förkroppsligande av tätningsvingorna där tätningsvingorna svepar runt ringelementet istället för att tränga in i ringelementeten genom slitsar.

Fig. 19 visar ytterligare en alternativ förkroppsligande av tätningsvingorna där tätningsvingorna svapar runt ringelementet i mindre grad än i figur 18, igen istället för att tränga in i ringelementet genom slitsar. l beskrivningen ovan använd ordet "kompressor" som en generell beteckning och med "kompressor" menas en kompressor, en pump som används för att öka tryck, en pump som används för at minska tryck eller annan liknande maskin.

Claims (5)

Krav

1. l)

2. )

3. )

4. )

5. ) En kompressor består av en roterbar del inneslutad i ett hölje (13) med vätska in- (14) och utgångar (15), där en del är roterbar kring en första rotationsaxel, och där sade del består av minst en tvärgående vinge (4a-b), den inneslutna volymen igen indelad av ett roterbart ringelement (2) som kan vara i princip platt och som är roterbar om en andra rotationsaxel och som sträcker sig mellan närliggande tvärgående vingar och som är försedd med medel (7, 18, 19 ) för att ordna ringelementet med dess normala i vinkel mot den första rotationsaxeln, och där ytterligare ringelementetet är försedd med slitsar för att ta emot minst en tvärgående vinge kännetecknad av att ringelementet i en utföringsform av uppfinningen är försedd med andra slitsar för att ta emot tätningsvingor (3, 3al-2, 3bl -2, 3c l-2, 3dl-2), medan tätningsvingorna i andra utföringsformer (23, 24) av uppfinningen åtminstone delvis svepar sig runt ringelementet; i varje förkroppsligande av uppfinningen sträcker tätningsvingorna sig i huvudsak parallellt med ringelementetet och tätningsvingorna är fastnad till tätningshållaretappor (16bdl-2, l6acl-2) som sträcker sig i huvudsak mot mitten av kompressorn och passerar genom drivslitsar (1 lal-2 , llbl-2) i minst ett kulaelement (8, 9, 20) arrangerad runt kompressorns centrum, där de drivande slitsar sträcker sig i huvudsak parallellt med sade kulaelements rotationsaxel och därmed i huvudsak parallellt med de tvärgående vingar. En kompressor enligt krav 1, kännetecknad av att tätningsvingorna är ordnade i par med varje pars tätningsvingor liggande på i huvudsak motsatta sidor av den andra rotationsaxeln, och där ett sånt par tätningsvingor är förbundna med en tätningshållaretapp. En kompressor enligt krav 2, kännetecknad av att minst en tätningshållaretapp är försedd med en central del försatt i huvudsak i riktning av den andra rotationsaxeln. En kompressor i enlighet med någon av föregående krav, kännetecknad av att minst ett kulaelement (18, 19) är försedd med en i huvudsak sfärisk innervägg, och av att tätningshållaretapporna är försedda med guidad skjutreglage (17, l7al- 2, l7bl-2, l7c l-2. l7d1-2), och där guidor (22a-d) begränsar reglagen och därmed tätningsvingorna till begränsad rörlighet i i huvudsak ringelementets plan (2), vilket säkerställer en nästan friktionsfri lokal rörelse av tätningsvingorna i förhållande till ringelementetet. En kompressor i enlighet med någon av föregående krav, kännetecknad av att de medel (7, 18, 19) för att ordna ringelementet med dess normala i vinkel mot den första rotationsaxeln ordnas så att vinkeln kan ändras.