SE455523B - Fluidfortrengningsanordning av spiralhjulstyp - Google Patents

Description

20 25 30 35 455 523 problemen. isynnerhet axialtätningsproblemet. I US-A-3 334 635 är ett tätningselement monterat på den axiella ändytan av varje spiralelement och anligger mot den motstående ändytan hos ändplattan medelst ett tryckorgan för åstadkommande av tillräcklig axiell tätning mellan den axiella ändytan av spiralelementet och den motstående ändytan av ändplattan. vid detta patent tvingas emellertid tätningselementet mot den mot- satta ändytan av ändplattan medelst tryckorganet över en lång tidsperiod. varför slitage uppkommer mellan åndytan av tät- ningselementet och spiralhjulets ändplatta. isynnerhet då lätta legeringar såsom aluminiumlegeringar användes som material i spiralhjulet. När ändplattan slites på grund av nötning skadas även tätningselementen. och den axiella anligg- ningen mellan ändytan av spiralelementet och den inre ändytan av ändplattorna blir försämrad, varför kompressorns verknings- grad minskar.

En lösning av ovannämnda nackdelar beskrives i den amerikanska patentansökníngen 587 871. I den patentansökningen visas en slitningsminskande konstruktion för spiralhjulet vilken inne- fattar en slitningsförminskande platta som är monterad på en ändyta av ändplattan på åtminstone det ena spiralhjulet och är vänd mot den axiella ändytan hos spiralelementet på det andra spiralhjulet för att förhindra slitage och upprätthålla den axiella tätningen.

Såsom visas i fíg. 1, som är en vertikalsektionsvy av en tidigare känd fluídkompressor av spiralhjulstyp, är slitage- förminskande plattor 41' monterade på en axiell ändyta på var- dera ândplattan 27l'. 28l', varvid ett axiellt spelrum mellan den axiella ändytan av vardera spiralelementet och den motsat- ta slitningsminskande plattan bestäms medelst mellanlägg ll3', som är belägna mellan den främre ändplattan ll' och den skål- formade kåpan 12'. Även om mellanläggets tjocklek är riktigt vald i det ursprungliga tillståndet, kan det axiella spelrum- met mellan den axiella ändytan hos vardera tätningselementet och den motstående slitningsminskande plattan ändras. Eftersom varje ändplatta krökes genom ändringen av det verksamma 10 15 20 25 30 35 3 455 523 trycket och så snart axiallagerringen och axíallagerkulorna sätter sig på grund av en kontinuerlig belastning genom gas- kompression, går den täta tätningen mellan den axiella ändytan hos tätningselementet och den motsatta slitningsminskande plattan förlorad. Vidare utvidgas spiralelementet. isynnerhet den centrala delen avspiralelementet genom temperaturföränd- ringar hos den komprimerade fluiden.

I detta fall kan en demontering av axialtätningen. bockning av ändplattan och justering av kulkopplingsanordningen lätt genomföras. men ändringar i axiell längd hos spiralelementet på grund av värmeförändring kan ej med lätthet avhjälpas. Den axiella tätningen mellan tätningselementet och den slitnings- minskande plattan gär därför lätt förlorad. vid fluidkompressorer av spiralhjulstyp utsättes de med varandra passande spiralelementen för flera temperaturomräden. dvs. ett flertal par av avtätade fluidfickor som var och en har olika temperatur och tryck begränsas av de med varandra samverkande spiralelementen, så att den mittre delen av varje spiralelement vanligtvis utsättes för den högsta temperaturen och trycket. I den mittre delen av spíralelementen måste där- för ändringarna hos det axiella spelrummet genom värmeföränd- ringar minimeras för att upprätthålla effektiv axialtätning.

Om det axiella spelet mellan tätningselementet och den slit- ningsminskande plattan dimensioneras för minimering av spel- rummet i det ursprungliga tillståndet, kommer den centrala delen av de båda spiralelementen att kraftigt anligga mot den motstâende slitningsminskande plattan. Till följd härav upp- står onormalt stort slitage på spiralelementet och alltför stora krafter verkar på stomdelen av varje spiralelement.

Det är ett primärt ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en fluidförträngningsanordning av spiralhjulstyp vid vilken erhålles tillräcklig axiell tätning utan påverkan av värmeförändringar hos spiralelementet.

Ett annat ändamål.med föreliggande uppfinning är att åstadkom- 10 15 20 25 30 35 455 523 ma en fluidförträngningsanordning av spiralhjulstyp som för- hindrar alltför kraftigt slitage eller skador på spiralhjulet.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att uppfylla ovan- nämnda ändamål med en enkel konstruktion som kan lätt fram- ställas med lâg kostnad.

En fluidförträngningsanordning av spiralhjulstyp enligt före- liggande uppfinning innefattar ett par spiralhjul, vilka vart och ett innefattar en ändplatta och ett spiralformat svepele- ment som skjuter ut från ena sidan av ändplattan. De spiral- formade svepelementen passar i varandra med en vinkelförskjut- ning och radiell förskjutning för âstadkommande av ett flertal linjeanliggningar för begränsande av åtminstone ett par avtätade fluidfíckor. En drivmekanism är verksamt förbunden med det ena spiralhjulet för att åstadkomma en kretsrörelse relativt det andra spiralhjulet under förhindrande av rotation av det förstnämnda spiralhjulet. Minst en evolventplatta är belägen mellan en axiell ändyta hos vardera spíralelementet och en inre ändyta hos den motstående ändplattan för att täcka enbart det område av ytan av ändplattan hos vardera spiral- hjulet mot vilket spiralelementet axiellt anligger under kretsrörelsen hos det ena spiralhjulet för att förhindra kraftigt slitage och nötning. Ett urtag är format på ändytan av ändplattan på vilken evolventplattan är monterad, och är beläget nära den mittre delen av ändplattan för begränsande av en axiell luftspalt mellan evolventplattan och den centrala delen av ändytan av ändplattan.

Ytterligare ändamål och särdrag hos uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar, där fig. 1 är en vertikalsektionsvy av en förut känd fluidkompres- sor av spiralhjulstyp. fig. 2 är en vertikalsektionsvy av en fluidkompressor av spiralhjulstyp enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. fig. 3a är en vy framifrån av det fasta spiralhjulet i fig. 2. fig. 3b är en vertikalsektionsvy av det fasta spiralhjulet i fig. 3a. fig. 4a är en vy fram- ifrån av det fasta spiralhjulet med en evolventplatta. och 10 15 20 25 30 35 455 523 fig. 4b är en vertikalsektionsvy av det fasta spiralhjulet i fig. 4a.

Under hänvisning till fig. 2 visas en kylmedelskompressor i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning. särskilt en kylmedelskompressor 1 av spiralhjulstyp. Kompres- sorn 1 innefattar ett kompressorhus 10 med en främre ändplatta ll och en skålformad kåpa 12 som är fäst mot en ändyta hos den främre ändplattan 11. En öppning 111 är upptagen på mitten av den främre ändplattan 11 för genomföring av en drivaxel 13.

Ett ringformígt utsprång 112 är utformat på den bakre ändytan av den främre ändplattan ll. Det ringformiga utsprånget 112 är vänt mot den skålformade kåpan 12 och är koncentrískt med öppningen 11. En yttre períferiyta på det ringformiga utspränget 112 sträcker sig in i den inre väggen av öppningen av den skälformade kåpan 12. öppningen av den skålformade kåpan 12 är därför täckt av den främre ändplattan 11. En 0-ring 14 är monterad mellan den yttre periferiytan av det ringformiga utspränget 112 och den inre väggen av öppningen i den skålformade kåpan 12 för tätning av de samverkande ytorna hos den främre ändplattan 11 och den skålformade kåpan 12.

En ringformad hylsa 15 skjuter ut från den främre ändytan av den främre ändplattan 11 för att omge drivaxeln 13 och begränsar ett axeltätningshålrum. vid utföringsformen enligt fig. 2 är hylsan 15 utformad skild från den främre ändplattan 11. Hylsan 15 är därför monterad på den främre ändytan av den främre ändplattan 11 medelst icke visade skruvar. En O-ring 16 är monterad mellan ändytan hos hylsan 15 och den främre änd- ytan hos den främre ändplattan 11 för tätning av de samverkan- de ytorna hos den främre ändplattan 11 och hylsan 15. Alterna- tivt kan hylsan 15 vara utformad i ett stycke med ändplattan ll.

Drivaxeln 13 är roterbart lagrad i hylsan 15 över ett lager 18 som är beläget i den främre änden av hylsan 15. Drivaxeln 13 har en skiva 19 vid dess inre ände som är roterbart uppburen av den främre ändplattan ll över ett lager 20 som är beläget i 10 15 20 25 30 35 455 523 6 öppningen 111 i den främre ändplattan 11. En axeltätningsenhet 21 är förbunden med drivaxeln 13 inuti axeltâtningshålrummet i hylsan 15.

En remskiva 22 är roterbart lagrad medelst ett lager 23 som är uppburet på utsidan av hylsan 15. En elektromagnetisk koppling 24 är monterad runt utsidan av hylsan 15 medelst en bärplatta 25 och är inrymd i ett ríngformigt hâlrum i remskivan 22. En ankarplatta 26 anligger eftergivligt mot den yttre änden av drivaxeln 13 som sträcker sig från hylsan 15. Remskivan 22, den magnetiska spolen 24 och ankarplattan 26 bildar en magnetisk koppling. Under drift drives drivaxeln 13 av en yttre kraftkälla. exempelvis motorn i en bil. över en rota- tionsöverförande anordning. såsom den ovan beskrivna magnetiska kopplingen.

Ett antal element är monterade inuti den inre kammaren av den skålformade hylsan 12. däribland ett fast spiralhjul 27, ett kretsande spiralhjul 28. en drivmekanism för det kretsande spiralhjulet 28 samt en rotationsförhindrande axiallageranord- ning 35 för det kretsande spiralhjulet 28. Den inre kammaren av den skâlformade kåpan 12 är belägen mellan den inre väggen av kåpan 12 och den bakre ändytan av den främre ändplattan 11.

Det fasta spiralhjulet 27 innefattar en cirkulär ändplatta 271. ett svep- eller spiralelement 272 som är fäst på eller skjuter ut från ena ändytan av ändplattan 271. samt invändigt gängade nav 273 som sträcker sig axiellt från den andra änd- ytan av ändplattan 271. En axiell ändyta hos vardera navet 273 är tätad mot den inre ändytan av en bottendel 121 av den skål- formade kåpan 12 och är fäst medelst skruvar 37 som år indrag- na i naven 273 från utsidan av bottendelen 121. Det fasta spiralhjulet 27 är sålunda fixerat inuti den inre kammaren av den skålformade kåpan 12. Den cirkulära ändplattan 271 hos den fasta spiralhjulet 27 uppdelar den inre kammaren av kålan 12 i en främre kammare 29 och en bakre kammare 30. En tätningsring 31 är monterad i ett runtomgâende spår på den cirkulära änd- plattan 271 för bildande av en tätning mellan den inre väggen 10 15 20 25 30 35 455 523 av kåpan 12 och utsidan av den cirkulära ändplattan 271.

Spiralelementet 272 hos det fasta spiralhjulet 27 är beläget inuti den främre kammaren 29.

Den skälformade kåpan 12 är försedd med en fluidinloppsöppning 36 och en fluidutloppsöppning 37 vilka är anslutna till de bakre och främre kamrarna 29 respektive 30. Ett hål eller en utloppsöppning 274 är upptagen genom den cirkulära ändplattan 271 vid ett ställe nära centrum av spiralelementet 272. En tungventil 38 tillsluter utloppsöppningen 274, Det kretsande spiralhjulet 28. som är beläget i den främre kammaren 29, innefattar en cirkulär ändplatta 281 och ett svep- eller spiralelement 282 som är fäst på eller utskjuter från ena ändytan av den cirkulära ändplattan 281. Spiral- elementen 272 och 282 passar i varandra med en vinkelförskjut- ning av 180° och med en förutbestämd radiell förskjutning.

Spiralelementen 272 och 282 begränsar åtminstone ett par avtätade fluidfickor mellan deras med varandra samverkande ytor. Det kretsande spiralhjulet 28 är roterbart lagrat i en bussning 33 över ett lager 34 som är monterat mellan den yttre periferiytan av bussningen 33 och insidan av ett ringformigt nav 283 som skjuter ut axiellt från ändytan av den cirkulära ändplattan 281 hos det kretsande spiralhjulet 28. Bussningen 33 är förbunden med en inre ände av skivan 19 vid en punkt som är radiellt förskjuten eller excentrisk relativt drivaxelns 13 centrumaxel.

En rotationsförhindrande axiallageranordning 35 är monterad runt den yttre periferiytan av navet 283 och är anbragt mellan den inre ändytan av den främre ändplattan ll och ändytan av den cirkulära ändplattan 281 som är vänd mot den inre ändytan av den främre ändplattan 11. Den rotationsförhindrande axial- lageranordningen 35 innefattar en fast ring 351 som är monterad på den inre ändytan av den främre ändplattan 11. en kretsande ring 352 som är monterad på ändytan av den cirkulära ändplattan 281, samt ett flertal lagerelement. såsom kulor 353, som är anbragta mellan fickorna som bildas av ringarna 10 15 20 25 30 35 455 525 351 och 352. Rotation av det kretsande spiralhjulet 28 under den kretsande rörelsen förhindras genom samverkan mellan kulorna 353 och ringarna 351, 352. Den axiella belastningen från det kretsande spiralhjulet 28 upptas av den främre änd- plattan 11 över kulorna 353.

Vid denna utföringsform inmatas fluid frånd en yttre Eluid- kretsen in i fluidfickorna i kompressorenheten via inloppsöpp- ningen 36. Fluidfickorna utgöres av öppna utrymmen som bildas mellan spiralelementen 272 och 282. När det kretsande spiral- hjulet 282 kretsar, rör sig fluiden i fluidfickorna mot centrum av spiralelementen och komprimeras. Den komprimerade fluiden från fluidfickorna utmatas i den bakre kammaren 30 från fluidfickorna via utloppsöppningen 274. Den komprimerade fluiden utmatas därefter till den yttre fluidkretsen via ut- loppsöppningen 37.

Såsom visas i fig. 2 och 3 har de båda spiralelementen 272, 282 ett spår 275, 285. på den axiella ändytan. varvid ett tät- ningselement 40 är monterat i respektive spår för åstadkomman- de av en tätning mellan ändytan hos vardera ändplattan 271, 281 och den axiella ändytan nos vardera tätningselementet 40.

En evolventplatta 41, som är formad av hârdmetall. såsom härdat stål, är anbragt på ändytan av de båda cirkulära änd- plattorna 271, 281 för att minimera nötning och minska slitaget på spiralhjulen. Den mittre delen av varje cirkulär ändplatta 271, 281 har en försänkt del 42 som är visad med ett 'príckat omrâde i fig. 3a. Detta försänkta parti 42 sträcker sig från den mittre delen av den církulära ändplattan 271 till ett godtyckligt läge längs den spiralkrökta ytan. Det för- sänkta partiet 42 kan formas medelst ett maskinverktyg, såsom en ändfräs, och djupet t kan lätt fastställas vid fornnings- processen.

När evolventplattan 41 vid detta arrangemang är monterad på den cirkulâra ändplattan 271 för att täcka ändytan där den axiella ändytan av tätningselementet 40 förskjutbart anligger under kretsrörelsen hos det kretsande spiralhjulet 28, bildas 10 15 20 25 -455 523 en axiell luftspalt mellan den inre ändytan av evolventplattan 41 och bottenytan hos det försänkta partiet 42, såsom visas i fig. 4b. Ändringar av den axiella längden hos spiralelementet 252 på grund av värmeförändringar i den centrala delen av spiralelementen upptas därför genom deformation av evolvent- plattan 41. Deformationen av evolventplattan 41. exempelvis böjningsdeformation, medger upptagníng av ändringen av den axiella luftspalten mellan den försänkta delen och evolvent- plattan. Djupet t hos den försänkta delen 42 bestäms av stor- leken av den maximala expansionen av spiralelementet för att möjliggöra upptagning av ändringen hos den axiella längden av spiralelementet. Under drift är reaktionskraften som orsakas genom deformationen och som verkar på det motstâende spiral- elementet så liten att kraften som verkar på spiralelementets stomdel minskar. Vidare kan den axiella luftspalten mellan den inre ändytan av evolventplattan 41 och bottenytan hos den försänkta delen 42 fyllas med smörjolja. eftersom djupet t har små dimensioner. Genomblåsníngsfenomen undvikes därigenom.

I fig. 2 är evolventplattan 41 monterad på båda ändytorna av ändplattorna 271 och 281, och den försänkta delen 42 är ut- formad på båda ändplattorna 271 och 281. Evolventplattan 41 måste emellertid vara anordnad på ena ändplattan, och den för- sänkta delen vara utformad på den ändplatta på vilken evolventplattan är monterad för uppnâende av de avsedda ända- målen.

Claims (3)

10 20 25 30 455 523 1.0 Patentkrav

1. Fluidförträngningsanordning av spíralhjulstyp, innefattande ett par spíralhjul (27, 28). vilka vart och ett har en cirkulär ändplatta (271, 281) och ett spiralformat svepelement (272. 282) utskjutande från en axiell ändyta hos den cirkulära ändplattan. vilket par av spíralhjul (27, 28) hålles vinkel- förskjutna och radiellt förskjutna så att de båda spiral- elementen passar i varandra till bildande av ett flertal linjeanlíggningar mellan deras spiralkrökta ytor för att därigenom avtäta och avgränsa åtminstone ett par fluidfickor, en drivmekanism (13) som är verksamt förbunden med det ena spíralhjulet (28) för åstadkommande av en relativ kretsrörelse med det andra spiralhjulet (27), samt en evolventplatta (41) monterad på en axíell ändyta av den církulära ändplattan (271, 281) på de båda spiralhjulen (27, 28) för att täcka den anliggningsyta som den axiella ändytan hos det motstående spiralelementet (272. 282) anligger för att därigenom ändra volymen hos fluídfickorna, k ä n n e t e c k n a d av att ändplattan (281) på det ena spiralhjulet (28), på vilken evolventplattan (41) är monterad, är försedd med en försänkt del (42) på sitt míttparti för bildande av en axíell luftspalt mellan en inre ändyta hos evolventplattan (41) och en botten- yta hos den försänkta delen (42).

2. Fluidförtrângningsanordníng enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av att båda spiralsvepelementen (272, 282) har ett spår (275, 285) på en axiell ändyta, varvid ett tätnings- element (40) är beläget i respektive spår.

3. Fluidförträngníngsanordning enligt krav l. K ä n n e - t e c k n a d av att evolventplattan (41) är monterad på båda ändplattorna (271. 281) och nämnda försänkta parti (42) är utformat på båda ändplattorna.