SE455524B - Lageranordning vid en med tvingad stromning arbetande maskin av spiraltyp - Google Patents

Description

455 524 « T L \ Ett tidigt patent, nämligen US-patentet 801 182, beskriver denna generella typ av anordning. Bland senare patent avseende spiralkompressorer och -pumpar kan nämnas US-patenten 1 376 291, 2 475 247, 2 494 ioo, 2 eos 779, 2 s41 oas, 3 seo 119, 3 600 114, 3 802 809 och 3 817 664 samt GB-patentet 486 192. Även om maskiner av spiraltyp har varit kända sedan ganska lång tid tillbaka och har insetts ha vissa distinkta fördelar har de tidigare kända maskinerna av spiraltyp representerade av exem- pelvis de ovan angivna patenten inte varit kommersiellt framgångs- rika, primärt beroende på tätnings- och nötningsproblem som har utgjort allvarliga begränsningar så vitt avser uppnåelig effekti- vitet, livslängd och tryckförhållanden. Sådana tätnings- och nötnings problem är av såväl radiell som tanqßfltiell tYP- Effektiv axiellt k0fl takt måste åstadkommas mellan evolventelementens ändar och de ga- velplattytor på spiraldelarna de anligger mot för att täta mot ra- diell täckning och åstadkomma effektiv radiell tätning, och effek- tiv radiell kontakt till ett minimum av nötning måste åstadkommas utmed de rörliga kontaktlinjerna mellan evolventelementen för att täta mot tangentiell läckning.

På senare tid har emellertid problemen med tätning och nötning minskats i så stor utsträckning att maskiner av spiraltyp kan tävla i effektivitet med andra typer av kompressorer, expansionsmotorer och pumpar. Lösningar på dessa problem finns i de maskiner som av- slöjas i US-patenten 3 874 827, 3 884 599 och 3 924 977 samt i de amerikanska patentansöknihgarna sei 478, 561 479, s7o 170 och 627 854. Dessa lösningar innefattar anordning av organ för att motverka en del av de centrifugalkrafter som verkar på den kret- sande spiraldelen och för att styra tangentiella tätningskrafter utmed kontaktlinjer mellan spiraldelarnas evolventlindningar, an- ordning av axiella eftergivande/tätande organ för att säkerställa effektiv radiell tätning mellan evolventlindningsändarna och ytorna på spiraldelarnas gavelplattor, anordning av nya organ för att ska- pa axiella krafter och därigenom kontinuerligt belasta spiralde- larna till kontakt med varandra för upprätthållande av radiell tätning och anordning av organ för att kyla såväl kretsande som stationära spiraldelar.

Som ett resultat av dessa lösningar på problemen hos de grund- läggande maskinerna av spiraltyp har det nu vuxit fram ett behov av maskiner av spiraltyp för många olika användningsändamål, inklu- sive kylkompressorer som måste kunna arbeta tillförlitligt under lång tid utan underhåll. 3 455 524 l Kompressorer för kylmedel och speciellt kompressorer för små hushållskylskåp måste kunna arbeta tillförlitligt, tyst och under- hållsfritt under lång tid. Typiskt har sådana kompressorer i drift inloppstryck på ca 0,5 MPa och utloppstryck på ca 2 MPa. Detta innebär att det i varje kompressor av spiraltyp använd för sådana ändamål alltid finns gaskrafter som verkar i axiell riktning för att utöva krafter som strävar att separera spiraldelarna. Detta ger i sin tur upphov till radiell läckning från fluidficka till fluidficka. Detta tillstånd kräver i sin tur lämpliga organ som utövar en axiell.kraft och kan upprätthålla den nödvändiga kon- takten mellan de kretsande och stationära spiraldelarnas lindning- ar och gavelplattor. Sådana organ måste kunna åstadkomma effektiv_' radiell tätning under lång tid utan att medföra överdriven nötning mellan de rörliga kontaktytorna och utan att tillgripa periodiskt justeringsarbete eller underhåll.

Teknikens ståndpunkt anvisar ett antal närmanden till uppnående av radiell tätning. Ett sådant närmande är bearbetningen av kompo- nenterna (lindningar och gavelplattor) till noggranna former för passning med mycket små toleranser för att hålla de radiella tät- ningsspelrummen tillräckligt små för uppnående av användbara tryck- förhållanden. Detta är svårt och mycket dyrbart att åstadkoma.

Vid andra tidigare kända anordningar har radiell tätning åstad- kommits genom användning av ett eller flera mekaniska, axiella fixeringsdon, exempelvis bultar, för att pressa ytorna till kon- takt (Us-perenner 3 011 än), vilket kräver exakt justering för uppnående av effektiv radiell tätning utan överdriven nötning. Om denna justering efter lång tids drift hos sådana anordningar, såsom är fallet vid en kylkompressor, ändras genom att en komponent nöts hårdare eller på annat sätt, kan problemet med nötning av andra komponenter bli allt svårare tills tillfredsställande radiell tät- ning inte längre erhålls.

Eftersom användningen av ytor bearbetade till snäva toleranser eller användningen av sådana mekaniska fixeringsdon som bultar för att åstadkomma axiell kontakt inte är lämpliga metoder för att upp- nå radiell tätning i kommersiellt tillverkade maskiner av spiral- typ, har moderna metoder för att uppnå effektiv radiell tätning gått ut på att använda en eftergivande, fast spiraldel (US-paten- tet 3 874 827) eller ett tryckfluid (med eller utan fjädrar för att åstadkomma en motriktad axiell kraft) för att belasta spiral- delarna till axiell kontakt. 455 524 4 l Vid användning av tryckfluid (vanligtvis i kombination med nå- gon typ av mekanisk fjäder) för att uppnå radiell tätning används tryckfluidet för att belasta den kretsande spiraldelen axiellt till kontakt med den fasta spiraldelen. Detta fluid kan avledas från en av de rörliga fluidfickorna i maskinen (US-patentet 3 600 114, 3 817 664 och 3 884 599) eller från en yttre källa (US-patentet 3 924 977).

I den amerikanska patentansökan S61 478 visas och beskrivs ett förbättrat radialtätningsorgan speciellt lämpat för större kompressorer eller expansionsmaskiner av spiraltyp som arbetar vid höga tryck. vid maskiner med detta förbättrade radialtätnings- organ utgörs alla de krafter som krävs för att åstadkomma effek-_ _tiv axiell lastupptagning pneumatiska krafter som âstadkoms genom trycksättning av hela eller ett valt parti av maskinens hus. Såle- des begränsar huset tillsamans med en yta på den kretsande spiral- delen en trycksättbar kammare så att fluidtrycket i denna kammare belastar den kretsande spiraldelen till kontinuerlig axiell kontakt med den fasta spiraldelen.

Slutligen anvisar amerikanska patentansökan 561 479 infogningen av s k axiella eftergivande/tätande organ vilka finns för att upp- rätthålla kontinuerlig radiell tätning av spiraldelarnas ytor och ändgavlarnas ytor. Dessa organ används företrädesvis tillsamans med organ som åstadkommer en viss axiell kraft för att belasta dessa ytor till kontakt. Således är de speciellt lämpade för an- vändning tillsammans med' de radiella tätningsorgan som visas och beskrivs i de ovannämnda.US-patentet 3 884 599, 3 874 827 eller 3 924 977. Dessa axiella eftergivande/tätande organ omfattar tät- ningselement med i huvudsak samma form som de spiraldelar med vilka de används och organ för att påverka tätningselementen genom att med en förutbestämd förspänning belasta dem till kontakt med den motsatta spiraldelens gavelplatta. Organen för att påverka tät- ningselementen för att åstadkomma axiell tätningskontakt kan vara pneumatiska, mekaniska eller en kombination av pneumatiska och mekaniska.

Såvitt avser kompressorer för kylskåp, speciellt för hushålls- kylsystem, kan de kombinerade kraven på förmågan att klara stora axiella krafter, låga tillverkningskostnader, lång livslängd till ett minimum av underhåll och tillförlitlig och tyst drift inte på tillfredsställande sätt upplyftas av något ensamt av de ovan beskriv: organen för åstadkommande av axiell tätning. Eftersom problemen vid 5 455 524 maskiner av spiraltyp som kan klara dessa krav skilfier sig från problemen vid exempelvis maskiner av rotationstyp blir det nöd- vändigt att skapa nya organ för axiell lagring av den kretsande spiraldelen vid kylkompressorer för att säkerställa kontinuerlig, tillförlitlig axiell tätning.

Det primära ändamålet med uppfinningen är därför att åstadkomma en ny, förbättrad maskin av spiraltyp speciellt lämpad att använd- das som kompressor för kylutrustning med slutet kylsystem. Ett an- nat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en maskin av den be- skrivna typen som kan klara stora axiella krafter för uppnående av effektiv radiell tätning. Ännu ett ändamål är att åstadkomma en maskin av spiraltyp som är relativt billig att tillverka men som har lång livslängd och har tillförlitlig, tyst drift. Ytterligare- ett primärt ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett nytt och unikt, plant, hydrodynamiskt plattrycklager för en maskin av spi- raltyp. Ännu ett ändamål är att åstadkomma ett nytt och förbättrat slutet kylsystem.

Uppfinningen anvisar för uppnâende av dessa ändamål en anord- ning vid en med tvingad strömning arbetande maskin, i vilken fluid är inmatningsbart via en inloppsport för cirkulering genom maskinen och efterföljande utmatning via en utloppsport, vilken maskin har en stationär spiraldel med en gavelplatta och en evolventlindning, en kretsande spiraldel med en gavelplatta och en evolventlindning fäst på dess inneryta, ett drivorgan för att bringa den kretsande spiraldelen att kretsa relativt den fasta spiraldelen så att evol- ventlindningarna gör rörlig linjekontakt med varandra för att av- täta och begränsa åtminstone en rörlig ficka med variabel volym och zoner med olika fluidtryck på ömse sidor om den rörliga kontaktlin- jen, ett kopplingsorgan för att bibehålla spiraldelarna i ett fast angulärt förhållande, ett organ för att utöva en axiell kraft och därigenom belasta den stationär spiraldelens evolventlindning till axiell kontakt med den kretsande spiraldelens gavelplatta och den kretsande spiraldelens evolventlindning till axiell kontakt med den fasta spiraldelens gavelplatta för att därigenom åstadkomma radiell tätning av fickorna, och ett organ för att åstadkomma tangentiell tätning längs de rörliga kontaktlinjerna.

Det nya och patentemotiverande är att ett plant, hydrodynamiskt trycklager tjänstgör som organet för utövande av den axiella kraf- ten, att trycklagret har en lageryta för kraftutövande ingrepp med 455 524 G åtminstone ett parti av ytterytan på den kretsande spiraldelens ga- velplatta, vilken ytteryta tjänstgör som en lagringsyta, och att an- tingen lagerytan eller lagringsytan har varandra korsande spår för transport av en smörjolja så att lager- och lagringsytorna smörjs med en tunn, väsentligen kontinuerlig smörjoljefilm när den kretsan- de spiraldelen bringas att kretsa medelst drivorganet.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna vilka visar föredragna utföringsfor- mer. Fig l visar i längdsektion en kompressor enligt uppfinningen.

Fig 2 visar en sektion längs linjen 2-2 i fig l. Fig 3 visar i längd sektion en kretsande spiraldel. Fig 4 visar i horisontalprojektion bottnen av den kretsande spiraldelen och åskådliggör kilspår för kopplingsorgan. Fig.S visar i tvärsektion ett parti av evolvent-' lindningar på de stationära och kretsande spiraldelarna och åskåd- liggör axiella eftergivande/tätande organ för att åstadkomma effek- tiv radiell tätning. Fig 6 visar schematiskt aktuella ytor i ett trycklager vid en maskin av rotationstyp. Fig 7 visar schematiskt aktuella ytor i ett trycklager vid en maskin av spiraltyp. Fig 8 vi- sar ovanifrân ett plant, hydrodynamiskt plattrycklager enligt upp- finningen med rätvinkliga spår som en utföringsform av varandra korsande spår. Fig 9 visar en sektion längs linjen 9-9 i fig 8.

Fig 10 visar förhållandet mellan avståndet mellan spåren enligt fig 8 och kretsradien hos den maskin som har trycklagret. Fig ll visar i horisontalprojektion en annan utföringsform av trycklagret med mot centrum riktade spår. Fig 12 visar ovanifrån kopplingsor- gan vid maskinen enligt fig l. Fig 13 visar en tvärsektion genom ett parti av kopplingsorganen enligt fig 12 och åskådliggör kon- struktionen och monteringen av en kopplingskil. Fig 14 visar i horisontalprojektion ett svänglänkdrivaggregat vid maskinen enligt fig l. Fig 15 visar en tvärsektion genom den ena sidan av spiral- aggregatet, trycklagret, kopplingsorganen och svänglänkaggregatet i ett plan vinkelrätt mot det i fig l visade. Fig 16 visar en tvär- sektion genom en huvuddrivaxel vid maskinen enligt fig 1. Fig 17 visar i horisontalprojektion maskinens enligt fig l hus. Fig 18 visar något schematiskt installationen av en kompressor enligt uppfinningen i ett slutet kylsystem.

Principerna bakom funktionen hos maskiner av spiraltyp har presenterats i tidigare beviljade patent, se exempelvis US-paten- tet 3 884 599. Det kan därför anses onödigt att repetera denna maskins funktion i detalj. Det enda som behöver sägas är att en 1 455 524 maskin av spiraltyp arbetar genom att förflytta en slüten fluid- ficka från ett omrâde till ett annat, som kan ha ett annat tryck.

Om fluidet komprimeras under förflyttningen från ett lâgtrycks- område till ett högtrycksomrâde arbetar maskinen som en kompres- sor. Om däremot fluidet expanderas under förflyttningen från ett högtrycksområde till ett lågtrycksområde arbetar maskinen som en expansionsmaskin. Om slutligen fluidvolymen förblir väsentligen konstant oberoende av tryck arbetar maskinen som en pup. Även om maskinen enligt uppfinningen är lämplig som kompres- sor, expansionsmaskin eller pump är den speciellt lämpad som en kompressor vid vilken såväl inlopps- som utloppstrycken ligger avsevärt över atmosfärtryck, exemelvis 0,5 resp 2 MPa. Den visade utföringsformen är en sådan kompressor. ' Den slutna fluidfickan inuti maskinen är innesluten mellan två parallella plan begränsade av gavelplattor och av två cylind- riska ytor begränsade av avolventen av-en cirkel eller någon annan lämpligt krökt form. Spiraïdelarna har parallella axlar eftersom man endast på detta sätt han åstadkomma den kontinuerliga tätnings- kontakten mellan spiraldelaïnas plana ytor. En sluten ficka för- flyttar sig mellan dessa paraïlella plan allteftersom de båda kon- taktlinjerna mellan de cylindriska ytorna rör sig. Kontaktlinjerna rör sig på grund av att ett cylindriskt element, t ex en spiraldel, förflyttar sig över ett annat. Detta âstadkoms exempelvis genom att ha en spiraldel fast och låta den andra spiraldelen kretsa.

I den efterföljande beskrivningen används uttrycket “spiraldel” för att beteckna den komponent som är sammansatt av såväl gavel- plattan som de element vilka begränsar de kontaktytor som har rör- liga kontaktlinjer. Uttrycket "lindning" används för att beteckna de element som gör rörlig linjekontakt med varandra. Dessa lind- ningar har en form, t ex en evolvent av en cirkel (evolventspiral), cirkelbåge etc och de har såväl höjd som tjocklek.

Den speciella utföringsform som har valts för att visa maskinen av spiraltyp med det plana, hydrodynamiska plattrycklagret enligt uppfinningen är en utföringsform som har de drivorgan som visas och beskrivs i US-patenten 3 884 599 och 3 924 977 och de axiella eftergivande/tätande organen enligt amerikanska patentansökan 561 479.

Maskinen enligt uppfinningen visas i fig 1, vilken är en längd- sektion genom en kompressor lämplig att användas vid ett slutet kylsystem. Kompressorn och motorn är helt inkapslade i ett hus- aggregat generellt betecknat med 10. Maskinen ll av spiraltyp har 455 524 8 8 en fast eller stationär spiraldel 12, en kretsande spiraldel 13, ett trycklageraggregat l4, ett kopplingsorgan 15 och ett sväng- länkdrivaggregat 16.

Den stationära spiraldelen 12 har en gavelplatta 20 och spiral- lindningar Zl (se även fig 2) och är fast monterad på lageraggre- gatet l4 via en ring 22 medelst ett flertal bultar 23 och två tap- par 24 och 25 i ett hål 26. Dessa tappar inriktar spiraldelarna efter varandra vid slutmonteringen. I fig 1 visas hålet 26 för- skjutet för tydlighets skull. I fig 8 och 9 visas hålets exakta läge. Den kretsande spiraldelen 13 har en gavelplatta 28, evol- ventlindningar 29 och en i ett stycke med gavelplattan 28 gjord drivaxel 30. Gavelplattan 28 tjänstgör som vederlag eller lagring för trycklagret, och gavelplattans 28 nedåtvända centrala yta 31 - utgör den lagringsyta som anligger mot trycklagret. Två kilspår 32 och 33 är upptagna i den kretsande spiraldelens bottenyta för ingrepp med kilar på det längre ner beskrivna kopplingsorganet, se fig 3 och 4. vid den i fig 1 visade kompressorn åstadkoms tätning mellan de stationära och kretsande spiraldelarnas lindningar och de gavel- plattor dessa anligger mot medelst de axiella eftergivande/tätande organen i US-patentet 3 994 636. Dessa axiella eftergivande/tätande organ visas i detalj i fig 5. Den stationära spiraldelens 12 lind- ning 21 har en kanal 35 upptagen längs väsentligen hela dess längd och har samma form som lindningen. På samma sätt har den kretsande spiraldelens 13 lindning.29 en kanal 36 upptagen längs väsentligen hela dess längd och med samma form som lindningen. Tätningselement 37 och 38 av antingen metall eller icke-metall är dimensionerade för att passa i kanalerna 35 och 36 för att röra sig något i såväl axiell som radiell riktning. Tätningselementens 37 och 38 ytor 39 och 40 är belastade till tätande kontakt med ytor 41 och 42 på gavelplattorna 28 och 20 medelst ett organ, som i fig 5 visas i form av O-ringar 43 och 44 av elast. Dessa axiella eftergivande/ tätande organ säkerställer uppnående av effektiv radiell tätning samtidigt som de till ett minimum minskar nötningen på kontakt- ytorna och medger kontinuerlig justering i den radiella tätningen.

De upprätthåller också det orubbade tillståndet hos den tangenti- ella tätningen av de rörliga kontaktlinjerna mellan lindningarna.

Innan det plana, hydrodynamiska plattrycklagret enligt uppfin- ningen beskrivs kan det vara värdefullt att beskriva och särskilja de olika situationer som möts i roterande och kretsande maskiner. ¿ 4S§ 524 Detta kan göras ned hänvisning :in fig 6 och 7 vinêanagnt sane- matiskt visar ett roterande trycklager respektive ett kretsande trycklager. I fig 6 är lagringen representerad som en axel 50 med en kontaktyta Bl och visas ett lager 52 med en lageryta 53 med ra- diella spår 54. När axeln 50 roteras roterar varje punkt, exempel- vis punkten 55, på ytan 51 i en cirkulär bana såsom visas med pi- len 56 och tillförs denna periodiskt olja från ett av oljespåren, vilka är åtskilda för att säkerställa riktig smörjning av den ro- terande ytan. Detta representerar i något förenklad form ett mer eller mindre konventionellt, hydrodynamiskt plattrycklager lämp- ligt för mellankommande eller tillfällig drift av rotationsmaski- nen vid relativt lätt belastning.

Den situation som uppstår vid en kretsande maskin är helt an- norlunda såsom framgår av fig 7. En kretsande spiraldel 57 med en kontaktyta 58 kan betraktas utgöra lagringen, vilken bringas att kretsa men inte att rotera kring maskinens centrumaxel 61. Avstån- det mellan axlarna 60 och Gl utgör givetvis kretsradien R. Lagret 62 med lagerytan 63 skiljer sig från den i fig 6 visade typen.

Som framgår av horisontalprojektionen av lagerytan 63 finns det om radiella spår 54 är upptagna i denna yta en stor del av kon- taktytans area, representerad exempelvis av den rörliga punkten 64, som aldrig kommer i kontakt med ett smörjmedelförråd eftersom den aldrig skär ett spår 54 vid kretsningen av spiraldelen. Detta beror på att punktens 64 rörelsebana är en liten cirkel såsom vi- sas med pilen 6S. Detta står i direkt motsatsförhållande till att gå genom en stor cirkel såsom är fallet vid den rörliga punkten 55.

Dessutom skiljer sig de relativa hastigheterna hos lagret och lag- ringen vid kretsande och roterande maskiner, varvid de relativa has- tigheterna är lägre för den kretsande maskinen, dvs ligger inom omrâ- det från ca en fjärdedel till ca en tiondel av hastigheten vid ro- tationsmaskiner. Slutligen medför vid maskiner av spiraltyp som kompressorer i ett kylsystem den kretsande rörelsen relativt stora laster. Det är därmed helt uppenbart att konventionella trycklager inte kan användas vid maskiner av spiraltyp.

Trycklagret enligt uppfinningen är av unikt utförande för att ge riktig smörjning för det kretsande funktionssättet under till- stånd av kontinuerlig drift och stora laster. En utföringsform av trycklagret 67 visas i horisontalprojektion och i tvärsektion i fig 8 och 9. Vid denna utföringsform är lagerytan 67 försedd med rätvinkliga spår 68 vilka är så åtskilda att varje rörlig punkt 455 524 40 under sin kretsande rörelse skär eller passerar över åtminstone fyra spår, såsom visas 1 fig 10. Avståndet D mellan spåren är så- ledes större än R men mindre än 2R, där R är kretsradien. Även om fig 8 och 9 visar de rätvinkliga spåren i lagerytan är det inom ramen för uppfinningen även möjligt att ha dem i lagringsytan, dvs i den kretsande spiraldelens bottenyta 31.

Det är givetvis möjligt att använda andra mönster av varandra skärande spår än det rätvinkliga mönstret enligt fig 8 och 10 så länge spårmönstret uppfyller kravet att varje rörlig punkt under sin kretsande rörelse korsar eller passerar över åtminstone fyra spår. Ett exempel på ett annat spårmönster visas i fig ll där mönst- ret kan definieras som ett polmönster. Detta polmönster är bildat av ett flertal jämnt åtskilda spår 69 och ett flertal korsande, _ koncentriska cirkulära spår 70. Q Den övre ytan av plattan 14 har förutom lagerytan 67 en grund, ringformig kanal 72 för tillförsel av smörjmedel och diametralt motsatt varandra placerade kilspår 73 och 74 för ingrepp med ki- lar på det längre fram beskrivna kopplingsorganet. Ett flertal periferiella hål 75 är borrade genom lagret för upptagning av bul- tar 23 (fig 1) för hophållning av spiralaggregatet, och ett hål 76 är uppborrat mittför hålet 26 för att medge införing av en tapp 25 (fig l). Lageraggregatet har också en central öppning 77 som är tillräckligt stor för att klara den kretsande rörelsen hos den kretsande spiraldelens drivaxel 30 och dess nedan beskrivna mon- teringsorgan. Slutligen har lageraggregatet två diametralt mot- satt varandra placerade, periferiella urskärningar 78 och 79 som bildar vertikala gasinloppsportar.

Användningen av de rätvinkliga spåren 68 (eller andra lämpliga spårmönster) 1 lagrets kontaktyta 67 och åtskilda det nödvändiga avståndet säkerställer att hela areorna på den kretsande spiral- delens 13 och lagrets kontaktytor 31 och 67 smörjs kontinuerligt och på riktigt sätt med en väsentligen kontinuerlig, tunn smörj- oljefilm när den kretsande spiraldelen drivs för att kretsa rela- tivt den stationära spiraldelen 12 medan den pressas till tätande kontakt med denna genom den axiella kraft som utövas via det plana, hydrodynamíska plattrycklagret 67. Således säkerställs effektiv radiell tätning under lång drifttid, och maskinen arbetar tyst.

Dessutom kyls den kretsande spiraldelen genom att dess metallytor kommer i kontakt med en mycket tunn film av olja som cirkuleras medelst nedan beskrivna organ. 1: 455 524 När maskinen är i drift är det nödvändigt att bibehålla de stationära och kretsande spiraldelarna i ett förutbestämt, fixe- rat vinkelförhållande. Vid den i fig 1 visade kompressorn åstad- koms detta genom placering av kopplingsdelen 15 mellan den kret- psande spiraldelen och trycklageraggregatet, varigenm man i själva verket kopplar den stationära spiraldelen till den kretsande spi- raldelen via trvcklager- och husaggregatet. Vid användning som kylkompressor är det givetvis nödvändigt att kopplingsdelen också kan arbeta under lång tid utan överdriven nötning. I den ameri- kanska patentansökan 722 713 visas och beskrivs en unik kopplings- del som har de önskade nötningsegenskaperna, och denna kopplings- del ingår i maskinen enligt uppfinningen. Pig 12 och l3 visar denna koppling ovanifrån respektive i tvärsektion. ' Kopplingsdelen 15 omfattar en ring 80 vilken kan vara gjord av en relativt lätt legering och har två kilar 81 och 82 som är placerade diametralt motsatt varandra på ringens 80 bottensida 83 och är lämpliga för glidingrepp med trycklagrets (fig 8) kil- spår 73 och 74, varvid kopplingsdelen också har två kilar 84 och 85 vilka är placerade diametralt motsatt varandra på ringens 80 översida 86 och är lämpliga för glidingrepp med kilspåren 32 och 33 på bottenytan av den kretsande spiraldelens gavelplatta (fig 3 och 4). Kilarna 81 och 82 bildar en centrumvinkel mot kilarna 84 och 85 på 90°. Varje kil, vilken är gjord av ett självsmörjande material, t ex en polyimid eller en polytetrafluoreten, är fäst på ringen 80 medelst en ledtapp 87 (fig 13) av exempelvis härdat stål. Ledtappen 87 har en fläns 88 som är införd i ett försänkt hål i ringens yta och är fäst på ringen 80 medelst en skruv 89.

Användningen av flänsen och dess placering i ringen 80 reducerar kontaktpåkänningarna och överför lasten till kopplingsringen istäl- let för till skruven. Varje kil, exempelvis kilen 81 i fig 13, har en genomgående, central kanal 90 med en storlek för att uppta tap- pen 87 med glidpassning. Varje kil har formen av ett rektangulärt block och har två åtskilda oljespår 91 i de båda större sidoytorna 92 och 93, varvid spåren är parallella med den centrala kanalens 90 axel. Avståndet mellan de båda spåren i varje kilyta skall vara mindre än två gånger spiraldelens kretsradie och företrädesvis större än kretsradien. Slutligen har ringen på sina båda sidor ett flertal åtskilda kontaktskivor 94 av insatstyp och gjorda av ett självsmörjande material. Detta_kopplingsorgan har visat sig 455 524 12 1 inte nötas överdrivet efter lång tids drift och är specie11t.lämp- ligt för användning vid en maskin av den i fig 1 visade typen.

Drivmekanismen för den kretsande spiraldelen har organ för att åstadkomma en radiell centripetalkraft för att motverka en del av den mot den kretsande spiraldelen verkande centrifugalkraften. I enlighet med anvisningarna i US-patentet 3 924 977 hšš/§enna_driv-g mekanism radien: efter-givande,emekenrega>g_1an1eefgäíi en svänglanx för att åstadkomma de nödvändiga centripetalkrafterna. Drivmeka- nismen för den kretsande spiraldelen visas i fig 14 och 15, var- vid fig 14 är en sektion längs linjen 14-14 i fig 1 och fig 15 är en sektion längs 1injen]5-15 i fiq 14. Således är fig 15 förutom en tvärsektion av svänglänkdrivmekanismen en tvärsektion av maski- nen enligt fig 1 tagen vinkelrätt mot den i fig 1 visade och åskåd- liggör lageraggregatet, kopplingsorganet och den på kopplingsorga- net fastkilade, kretsande spiraldelen.

Som framgår av fig 1, 14 och 15 är drivmekanismen monterad på den kretsande spiraldelens drivaxel 30, varvid drivaxelns 30 cen- trumaxel 100 är parallell med men belägen på avstånd från drivmo- torns huvudaxel 101 en sträcka lika med kretsradien. Svänglänken omfattar en skivdel 105, en i ett stycke därmed gjord motvikt 106, en excentriskt placerad bussning 107 för drivaxeln 30 och en tryck- fjäder 108 för att åstadkomma den önskade centripetalkraften. Fjä- dern 108 justeras medelst en ställskruv 109 med plan ände och an- ligger mot en fjäderplugg 110. Svänglänkaggregatet är fäst på mo- torns vevaxelaggregat lll via en ledtapp 112 och via en vevtapp 113 som är anhragt i bussningen 114 och är utformad för att ha ett spelrum 115 till trycklagret. Drivaxelbussningen 107 har ett ver- tikalt spår 116 för att bilda en smörjoljekanal, och axeln 30 har ett spår 117 för samma ändamål. Det finns en 0-ring 118 för att avtäta svänglänkaggregatet mot vevaxelaggregatet 111. Slutligen visar fig 15 en urskärning 120 i ringen 22 i kommmunikation med den periferiella urskärningen 79 i trycklagerplattan för att bilda en fluidinloppskanal till maskinens periferiella fluidinloppsficka 121. Ett liknande arrangemang finns på den motsatta sidan, men detta visas inte. g Vevaxelaggregatet 111 omfattar som framgår av fig 1 och 14 en excentriskt utformad monteringsplatta 125 och en axel 126 vilken utgör den av rotor 128 och stator 129 bestående motorns 127 axel.

Inuti maskinhuset finns ett motorhus 130 som omfattar en vertikal B 455 524 sektion 131 med lager 132 för motoraxeln 126, en horisontell kåp- sektion 133, en mindre ringsektion 134 kring plattan 125 och ett parti av svänglänkaggregatet samt en större, tjockväggig ringsek- tion 135 som utgör fästytan och fundamentet för montering av spi- ralaggregatet via ringen 22, bultarna 23 och tapparna 24 och 25.

Motorn 27 är monterad på huset 130 medelst skruvar 136 som ingri- per med en fläns 137 på motorhuset.

Axeln 126 mynnar vid sin nedre ände 1 en oljeskål 140 som är nedsänkt i en oljesump 141 inuti maskinhuset. Parallella, balan- serande, excentriska oljekanaler 142 och 143 är uppborrade i axeln 126 och mynnar i oljeskålen 140, varvid kanalen 142 slutar i fäst- plattan 125 ooh kanalen 143 sträcker sig genom vevaxeln och mynnar i bussningen 107 för anslutning till bussningens oljekanal 116 (fig 15) och kanalen 117. Kanalen 142 är ansluten till en radiell kanal 144 som i sin tur är ansluten till motorhusets 130 inre ut- rymme 145 via ett mellanrum 146. Kanalen 144 är ansluten till en serie spelrumskanaler 147, 148, 149 för att åstadkomma smörjning längs lagret 132. Genom de övriga mellanrummen eller spelrummen inuti motorhuset pressas olja som pumpas upp genom kanalerna 142, 143 och 144 medelst den roterande skålen 140 som smörjmedel in i de rätvinkliga spåren 171 i det hydrodynamiska trycklagret (fiq 8), genom spåren 91 i de på kopplingsdelen monterade kilarna (fig 12), mellan axlarna 30 och 126 och respektive bussningar samt mellan tätningselementen 37 och 38 och de däremot anliggande gavelplat- torna (fig 5). Cirkulation av smörjoljan på detta sätt tjänar också till att kyla de olika i maskinen ingående komponenterna.

Smörjoljan återförs till sumpen 141 via hål i motorhuset, t ex hål 150, och via ett uppsamlingsrör 151 och ett litet spelrum 152 mellan motorns stator 129 och maskinhusets innervägg.

Motoraxeln 126 har också en kort axiell kanal 155 för riktig ventilering av oljepumpelementet 140, och axeln 126 har vid sin nedre ände en därpå medelst skruvar 157 fäst motvikt 156 (fig l och 16). Denna motvikt tjänar till att balansera den på vevaxeln monterade svänglänken och för att minska vibrationer till ett mi- nimum.

Maskinhuset 10 är uppbyggt av en bottenplatta 165 för monte- ring på ett inte visat fundament, en nedre sektion 166 med ett utbuktande övre parti 167, en övre sektion 168 och en huvdel 169.

Den nedre hussektionen 166 har en på dess övre parti 167 fastsvet- sad fläns 170, medan den övre hussektionen 168 har en därpå fast- svetsad fläns 171. Flänsarna 170 och 171 utgör medlet för anslut- 455 524 14 ning av de nedre och övre sektionerna 166 och 168 till-varandra via ett flertal bultar 172 under mellanlägg av en 0-ringtätning 173 för att uppbära och fixera trycklageraggregatet på huset.

Det lâgtryckfluid som skall komprimeras inmatas i de peri- feriella fickorna 121 (fig 2 och 15) via en inloppsledning 180 som sträcker sig in i fluidfördelningskammaren 151 inuti husets övre parti 167. Som nämnts i samband med beskrivningen av fig 15 finns det urskärningar 78 och 79 (se även fig 8) i trycklageraggregatet och urskärningar 119 och 120 (fig 2 och 15) mittför dessa i ringen 22, vilka utskärningar bildar kanaler för lågtrycksfluid och därmed upprättar förbindelse mellan de periferiella fickorna 121 och kam- maren 151. Inloppsledningen 180, av vilken det kan finnas fler än en, har en påskjutningsfläns 181 med ett tätningsspår 182 och bult- hål 183 för anslutning av inloppsledningen 180 till ett lågtrycks- fluidförrâd.

Som nämnts tidigare åstadkoms komprimering i maskinen genom att man tvingar i de periferiella inloppsfickorna inmatat fluid till av lindningarna begränsade fluidfickor, vilka blir allt mindre till sin volym allteftersom fluidet pressas in i den centrala eller högtrycksfluidfickan. Detta framgår tydligt av fig 2 som visar de jämförbara volymerna hos fickorna 121, l22a och l22b, l23a och l23b och den centrala fickan 124. Vid den i fig l visade kompressorn utmatas således högtrycksfluid från den centrala fickan 124 via ett centralt utloppsrör 185, som är anslutet till den stationära spiraldelens gavelplatta_20 och sträcker sig genom maskinhusets huvdel 169. En fluidkanal 186 är upptagen i gavelplattan 20 för att ansluta den centra1a'fickan 124 till utloppsröret 185. O-ring- ar 187 och 188 avtätar utloppsröret l85 mot gavelplattan 20 och huvdelen 169. En högtrycksutloppsledning 190, vilken har en på- skjutningsfläns 191 med en tätningskanal 192 och bulthål 193, ut- gör medlet för anslutning av utloppsröret 185 till lämpliga inte visade högtrycksledningsorgan.

Pig 17 visar maskinhuset ovanifrån och åskådliggör placeringen av inloppsledningen 180 och en föredragen konstruktion av huset. Även om maskinen enligt uppfinningen är speciellt lämpad som en kompressor i ett slutet kylsystem kan den givetvis användas vid flera andra typer av system. Den kan också användas som en expansionsmotor, i vilket fall högtrycksfluid inmatas i ledningen 190 för överföring till den centrala fickan 124, varvid lågtrycks- fluid utmatas via ledningen 180 och motorn 127 är ersatt med något lämpligt energiupptagande organ.

Claims (6)

lß 455 524 Användningen av maskinen enligt uppfinningen i ett-slutet kyl- system visas schematiskt i fig 18 i vilken samma hänvisningsbe- teckningar har använts för att identifiera samma komponenter hos kcmpressorn enligt fig l. Om man startar med det utmatade hög- trycksfluidet, vilket har ett tryck som typiskt ligger på ca 2 MPa, matas detta fluid till en värmeväxlare 195 för att kylas. Denna kan vara en luftkyld värmeväxlare såsom visas med pilarna som indikerar fluidflödet in i, genom och ut ur värmeväxlaren 194. Högtrycksfluidet expanderas därefter i ett adiabatiskt expansions- kärl 195 (typiskt till ca 0,5 MPa) för att kyla fluidet och åstad- komma kylning av en last 196 innan det via en ledning 197 återförs till maskinens inlopp 180. Maskinen enligt uppfinningen kan som kompressor klara sådana - stora axiella krafter som uppstår i ett slutet kylsystem. Maskinen kan dessutom gå under lång tid till ett minimum av nötning och med kontinuerlig, effektiv, tillförlitlig och tyst drift. Slutligen är den av en konstruktion, vars tillverkningskostnader är tillräckligt små för att göra den direkt konkurrenskraftig med konventionella kompressorer. PATENTKRAV

1. Anordning vid en med tvingad strömning arbetande maskin (ll), i vilken fluíd är inmatningsbart via en inloppsport (180) för cir- kulering genom maskinen och efterföljande utmatning via en utlopps- port (190), vilken maskin har en stationär spiraldel (12) med en gavelplatta (20) och en evolventlindning (21), en kretsande spiral- del (13) med en gavelplatta (28) och en evolventlindning (29) fäst på dess inneryta, ett drivorgan (16) för att bringa den kretsande spiraldelen (13) att kretsa relativt den fasta spiraldelen (12) så att evolventlindningarna (21, 29) gör rörlig linjekontakt med varand- ra för att avtäta och begränsa åtminstone en rörlig ficka (122) med variabel volym och zoner med olika fluidtryck på ömse sidor om den rörliga kontaktlinjen, ett kopplingsorgan (15) för att bibehålla spi- raldelarna (12, 13) i ett fast angulärt förhållande, ett organ (14) för att utöva en axiell kraft och därigenom belasta den stationära spiraldelens (12) evolventlindning (21) till axiell kontakt med den kretsande spiraldelens (13) gavelplatta (28) och den kretsande spi- 455 524» 16 raldelens (13) evolventlindning (29) till axiell kontakt med den fasta spiraldelens (12) gavelplatta (20) för att därigenom åstad- koma radiell tätning av fickorna (122), och ett organ (35-44) för att åstadkomma tangentiell tätning längs de rörliga kontaktlinjer- na, k ä n n e t e c k n a d därav, att ett plant, hydrodynamiskt trycklager (14) tjänstgör som organet för utövande av den axiella kraften, att trycklagret har eñßlageryta (67) för kraftutövande in- grepp med åtminstone ett parti av ytterytan (31) på den kretsande spiraldelens (13) gavelplatta (28), vilken ytteryta tjänstgör som en lagringsyta, och att antingen lagerytan (67) eller lagringsytan (31) har varandra korsande spår (68) för transport av en smörjolja så att lager- och lagringsytorna (67, 31) smörjs md en tunn, väsentligen kontinuerlig smörjoljefilm när den kretsande spiraldelen (13) bringas att kretsa medelst drivorganet (l6).

2. Maskin enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att avståndet (D) mellan de varandra korsande spåren (68) är större än den kretsande spiraldelens (13) kretsradie (R) men mindre än dubbla kretsradien.

3. Maskin enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att de varandra korsande spåren (68) finns i lagerytan (67).

4. Maskin enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d därav, att de varandra korsande spåren (68) har ett rätvink- ligt mönster.

5. Maskin enligt något av krav 1-3, k ä n n e t e c k n a d därav, att de varandra korsande spåren (68) har polkoordinerat möns- ter. I

6. Maskin enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d därav, att trycklagret (14) är fast monterat på den statio- nära spiraldelen (12) och att kopplingsorganet (15) ingriper med den kretsande spiraldelen (13) och den stationära spiraldelen (12) via trycklagret (14).