SE517007C2 - Drivanordning för en maskin av snäcktyp - Google Patents

Description

517 007 Ië.'=::š 2 olika volym. I en kompressor har den andra zonen högre tryck än den första och är fysiskt belägen i apparatens mitt medan den första zonen är belägen vid apparatens yttre omkrets.

Två olika typer av kontakter bestämmer de fluid- fickor, som bildas mellan snäckdelarna, nämligen axiellt sig sträckande, tangentiella linjekontakter mellan spiral- ytorna eller flanken hos mantlarna, vilka kontakter åstad- kommes av radiella krafter ("flanktätning“), och ytkon- takter, vilka orsakas av axiella krafter mellan de plana kantytorna ("spetsarna"") på varje mantel och den motsatta ändplattan ("spetstätning"). För högeffektiv funktion måste god tätning åstadkommas för båda kontakttyperna, men föreliggande uppfinning avser i första hand problemen vid spetstätning.

Principen för snäcktypsmaskiner är sålunda tidigare känd och har erkända fördelar. Sålunda besitter maskiner av snäcktyp hög isentropisk och volymetrisk effektivitet och är sålunda förhållandevis små och lätta för en given kapacitet. De har tystare gång och är mer vibrationsfria än många andra kompressorer, eftersom de inte använder stora, fram och åter gående delar (såsom kolvar, anslut- ningsstänger osv.) och eftersom flödet sker endast åt ett håll med samtidig kompression i flera, mitt emot varandra belägna fickor, uppstår det färre av tryck orsakade vibrationer. Dylika maskiner synes även vara mer till- förlitliga och ha större livslängd, tack vare att för- hållandevis få rörliga delar ingår, att rörelsehastigheten mellan snäckorna är förhållandevis låg samt att de är okänsliga för fluidnedsmutsning.

En av svårigheterna vid utformningen av en maskin av snäcktyp ligger i den teknik som användes för att åstad- komma spetstätning under samtliga arbetsbetingelser och även vid alla hastigheter hos maskiner med variabel has- tighet. Vanligen har detta åstadkommits genom att (l) exakta och sålunda mycket kostnadskrävande maskinbearbet- ningsförfaranden användes, (2) mantelspetsarna förses med 517 007 ';12:::=-2..ë*;-.ë-Išßiïë 3 spiralformiga kanttätningar, vilka tyvärr är svåra att montera och ofta är opålitliga eller (3) en axiell åter- ställningskraft utövas genom axiell förspänning av den kretsande snäckan i riktning mot den stationära eller icke kretsande snäckan genom användning av en komprimerad arbetsfluid. Den senare tekniken har vissa fördelar men innebär också en del problem, bl.a. därigenom, att man förutom att åstadkomma en àterställningskraft för att balansera den axiella separeringskraften även nödvändigt- vis måste balansera inte blott det mot snäckdelen utövade vippmomentet på grund av tryckalstrade radiella krafter utan även de tröghetsbelastningar som är en följd av snäckdelens omloppsrörelse, vilka båda faktorer är has- tighetsberoende. Den axiella balanseringskraften måste sålunda vara förhållandevis stor och kan endast vara opti- mal för en enda hastighet. Ändamålet med uppfinningen är att skapa en driv- anordning för en maskin av ovan beskriven typ, i vilken ingår ett par i varandra ingripande snäckdelar, vilka är anbragta för relativ kretsande rörelse, organ operativt samverkande mellan snäckdelarna för att förhindra rotation av snäckdelarna och tillåta den relativa kretsande rörelsen, en motor, en vevaxel, som är anordnad att vridas av nämnda motor kring en i huvudsak vertikal axel samt ett smörjoljeförràd. Det som huvudsakligen utmärker driv- anordningen framgår av efterföljande krav 1. Övriga kännetecken på uppfinningen framgår av under- kraven.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka fig. l är ett delvis brutet längdsnitt, som visar en snäck- kompressor, vilken utformats enligt principerna för före- liggande uppfinning, varvid snittet är lagt längs linjen 1-1 i fig. 3 men med vissa delar något vridförskjutna, fig. 2 visar ett liknande längdsnitt längs linjen 2-2 i fig. 3 men med vissa delar något vridförskjutna, fig. 3 är en planvy av kompresssorn i fig. 1 och 2 med en del av 517 007 z-.fi:::=-2..%*:-.ë-33:12 4 överstycket avlägsnad, fig. 4 är en vy liknande den i fig. 3, men den visar kompressorn med hela dennas överstycke borttaget, fig. 5, 6 och 7 är delvyer liknande den högra delen av fig. 4 med vissa delar successivt avlägsnade för att tydligare visa konstruktionen i detalj, fig. 8 visar ett delsnitt längs linjen 8-8 i fig. 4, fig. 9 visar ett delsnitt längs linjen 9-9 i fig. 4, fig. 10 visar ett del- snitt längs linjen 10-10 i fig. 1. Fig. 11A och llB visar längdsnitt längs linjerna 11A-11A resp. 11B-11B i fig. 10 och visar spirallindningarna i utbredning, varvid den visade profilen är perspektiviskt förkortad och starkt överdriven. Fig. 12 visar i utbredning ett snitt längs linjen 12-12 i fig. 10, fig. 13 är en planvy ovanifràn av en förbättrad Oldham-ring, som utgör en del av före- liggande uppfinning. Fig. 14 är en sidovy av Oldham-ringen enligt fig. 13. Fig. 15 visar en skuren delvy med snittet lagt längs linjen 15-15 i fig. 10 och visar ett antal smörjgångar. Fig. 16 visar ett snitt längs linjen 16-16 i fig. 15, fig. 17 visar ett horisontellt snitt längs linjen 17-17 i fig. 2. Fig. 18 är en i större skala visad, ver- tikalt skuren delvy, som visar en annan utföringsform av uppfinningen, fig. 19 är en vy liknande den i fig. 18 av ytterligare en utföringsform, fig. 20 är en horisontellt skuren och något schematiskt visad delvy, som åskådliggör ett annorlunda sätt att montera den icke kretsande snäck- delen för begränsad axiell följsamhet. Fig. 21 visar ett snitt längs linjen 21-21 i fig. 20, fig. 22 är en skuren vy liknande den i fig. 20, som visar ytterligare ett sätt att montera den icke kretsande snäckdelen för begränsad axiell följsamhet. Fig. 23 är en vy liknande den i fig. , som visar ytterligare ett sätt att montera den icke kretsande snäckdelen för begränsad axiell följsamhet pch fig. 24 är en skuren vy med snittet lagt längs linjen 24- 24 i fig. 23. Fig. 25 är en vy liknande den i fig. 20, som visar ytterligare ett sätt att montera den icke kretsande snäckdelen för begränsad axiell följsamhet, fig. 26 är en längs linjen 26-26 i fig. 25 skuren vy och fig. 27 är en 517 007 ';-.§:::=-§..ë“;:%-Iš.%::% vy liknande den i fig. 20 och visar ytterligare ett sätt att montera den icke kretsande snäckdelen för begränsad axiell följsamhet. Fig. 28 visar ett snitt längs linjen 28-28 i fig. 27, fig. 29 är en vy liknande den i fig. 20, som visar ytterligare ett sätt att montera den icke kretsande snäckdelen för begränsad axiell följsamhet och fig. 30 visar ett snitt längs linjen 30-30 i fig. 29. Fig. 31 och 32 är vyer liknande den i fig. 20 och visar ytter- ligare två, varandra liknande sätt för montering av den icke kretsande snäckdelen för begränsad axiell följsamhet och fig. 33 är en vy liknande den i fig. 20 och visar schematiskt ytterligare ett sätt att montera den icke kretsande snäckdelen för begränsad axiell följsamhet.

Principerna vid föreliggande uppfinning kan tillämpas på många olika typer av maskiner men skall här beskrivas såsom exempel vid olika utföringsformer av en hermetisk kompressor av snäcktyp och speciellt vid en kompressor, som befunnits vara synnerligen användbar vid kompression av kylmedel för luftkonditionerings- och kylsystem.

Fig. 1 - 3 visar maskinens tre huvuddelar, dvs. mitt- enheten 10, som är innesluten i ett cirkulärt, cylindriskt stàlhölje 12, ett överstycke 14 och ett understycke 16, vilka är fastsvetsade vid höljets 12 övre resp. nedre ände för tillslutning och tätning av detta. Höljet 12 inrymmer maskinens huvudsakliga komponenter, i vilka vanligen ingår en elmotor 18 med en stator 20 (med konventionella lind- ningar 22 och skydd 23), som med presspassning är inpas- sade i höljet 12, en motorrotor 24 (med konventionella flänsar 26), som medelst värmekrympning är anbragta på en vevaxel 28, en kompressorkropp 30, som lämpligen är fast- svetsad vid höljet 12 vid flera i omkretsriktningen ät- skilda punkter, exempelvis vid 32, och uppbär en snäckdel 34, som är anordnad att utföra en omloppsbana och har en skruvformig mantel 35 med flank med önskad standardprofil samt en toppkant- eller spetsyta 33, ett övre vevaxellager 39 med konventionell, tvådelad utformning, en axiellt följsam, icke kretsande snäckdel 36 med flank med en 517 007 à?íïsÜm"ÜE%ÉÅ. 6 spiralformig mantel 37 med önskad standardprofil (lämp- ligen samma som spiralmanteln 35) i ingrepp med manteln 35 på vanligt sätt samt en toppkantsyta eller spetsyta 31, ett utlopp 41 i snäckdelen 36, en mellan snäckdelen 34 och kroppen 30 anbragt Oldham-ring 38, som är anordnad att hindra snäckdelen 34 att rotera, ett för suginloppet av- sett beslag 40, som är fastsvetsat eller fastlött vid höl- jet 12, en enhet 42 med riktat insug för att rikta suggas till kompressorns inlopp samt en konsol 44 för uppbärande av ett nedre lager, vilken konsol är fastsvetsad vid höl- jets 12 båda ändar vid 46 samt uppbär ett nedre ledaxels- lager 48, i vilket vevaxelns 28 nedre ände är lagrad.

Kompressorns nedre ände bildar en sump, som är fylld med smörjolja 49.

Den nedre enheten 16 består av en enkel, av stål formpressad del 50 med ett antal fötter 52 och en med öppningar försedd fästfläns 54. Den formpressade delen 50 är fastsvetsad vid höljet 12 vid 56 för tillslutning och tätning av dettas nedre ände. Överstycket 14 utgöres av en ljuddämpare för utsläpp och består av en nedre, av formpressad stål framställd tillslutningsdel 58, som är fastsvetsad vid höljets 12 övre ände, exempelvis vid 60, för tillslutning och tätning av detta. Tillslutningsorganet 58 har en periferiell, upp- rättstående fläns 62, från vilken skjuter ut ett med öpp- ningar utformt fästöra 64 (fig. 3) och i dess mitt av- gränsas en axiell, cylindrisk kammare 66, i vars vägg har utformats flera öppningar 68. För ökad styvhet är organet 58 försett med flera förtjockningar eller ribbor 70. En ringformig kammare 72 för gasutmatning avgränsas ovanför organet 58 av ett ringformigt ljuddämparelement 74, som vid sin ytterkant är fastsvetsat vid flänsen 62 vid 76 och vid sin innerkant vid den cylindriska kammarens 66 utsida vid 78. Komprimerad gas från utloppet 41 passerar genom öppningarna 68 in i kammaren 72 och utmatas vanligen från denna genom ett utmatningsbeslag 80, som är fastsvetsat eller fastlött vid väggen hos elementet 74. En konven- -»|ua 51 7 Û Û 7 1": än: ...'15- tï: nu: . . 7 tionell ventil 82 för avlastning av inre tryck kan an- bringas i en därför lämplig öppning i tillslutningsorganet 58 för införande av utmatningsgas in i höljet 12 vid situationer, då mycket högt tryck föreligger.

Kompressorns huvudsakliga delar skall i det följande beskrivas i detalj. Vevaxeln 28, som drives av motorn 18, är vid sin nedre ände utformad med en lageryta 84 med mindre diameter, i vilken är lagrad i ett lager 48 och uppbäres på avsatsen ovanför ytan 84 av en tryckbricka 85 (fig. 1, 2 och 17). Lagrets 48 nedre ände är utformad med en inloppsgång för olja 86 och en gång 88 för avlägsnande av skräp. Konsolen 44 har den på ritningsfigurerna visade formen och är försedd med upprättstående sidoflänsar 90 för ökad styrka och styvhet. Lagret 48 smörjes genom nedsänkning i oljan 49 och olja pumpas till resten av kompressorn av en konventionell centrifugalpump med vevaxel med en mittgång 92 för oljan och en excentrisk, utåt lutande oljematargàng 94, som står i förbindelse med gången 92 och sträcker sig till vevaxelns övre del. En tvärgående gång 96 sträcker sig från gången 94 till ett runtomgående spår 98 i lagret 39 för smörjning av detta.

En nedre motvikt 97 och en övre motvikt 100 är fästa vid Vevaxeln 28 på något lämpligt sätt, exempelvis genom upp- stagning mot utspráng på öronen 26 på vanligt sätt (ej visat). Motvikterna har för den avsedda typen av maskin konventionell utformning.

Omloppssnäckdelen 34 består av en ändplatta 102, vars ovansida 104 och undersida 106 är i huvudsak plana och parallella med varandra och undersidan står i glidande ingrepp med en plan, cirkulär trycklageryta 108 på kroppen . Trycklagerytan 108 smörjes via ett ringformigt spår 110, vars olja erhålles från gången 94 i Vevaxeln 28 via gången 96 och spåret 98, varvid det senare står i för- bindelse med ytterligare ett spår 112 i lagret 39, som matar olja till de varandra skärande gångarna 114 och 116, som upptagits i kroppen 30 (fig. 15). Kantspetsarna 31 på den snäckformiga manteln 35 ingriper tätande med ytan 104, 517 007 :. 3:5' .š.=I'.= 3" 8 och kanterna 33 på snäckmanteln 34 ingriper i sin tur tät- ande med en i huvudsak plan och parallell yta 117 på snäckdelen 36.

I ett stycke med snäckdelen 34 är utformat ett nedåtriktat nav 118 med en axiell borrning 120, i vilken är vridbart lagrad en cirkulär, cylindrisk bussning 122 för avlastning av drivkraften, i vilken är utformad en axiell borrning 124. I denna är drivande anbragt en ex- centrisk vevtapp 126, som är utformad i ett stycke med vevaxelns 28 övre ände. Drivningen är radiellt följsam, varvid vevtappen 126 medbringar bussningen 122 via en plan yta 128 på tappen 126, vilken står i glidbart ingrepp med ett plant lagerinlägg 130 i borrningens 124 vägg. Rotation av vevaxeln 28 medför, att bussningen 122 roterar kring vevtappens geometriska axel, vilket i sin tur medför, att snäckdelen 34 rör sig längs en cirkulär omloppsbana.

Vinkeln på den plana drivytan väljes så, att omlopps- snäckdelen ges en svag centrifugalkraftskomponent, så att flankyttätningen förbättras. Borrningen 124 är cylindrisk men är också något oval i tvärsnitt för att möjliggöra begränsad relativ glidrörelse mellan tappen 126 och bussningen 122, vilket i sin tur medför automatiskt isär- förande och sålunda avlastning av de i ingrepp med varandra stående snäckdelsflankerna, när vätskor och fasta partiklar dras in i kompressorn.

Det radiellt följsamma, kretsande drivorganet enligt föreliggande uppfinning smörjes med användande av ett förbättrat oljematningssystem. Oljan pumpas genom kanalen 92 till den övre delen av kanalen 94, varifrån den slungas radiellt utåt av centrifugalkraften, såsom anges medelst pricklinjen 125. Oljan uppsamlas i ett hålrum i form av ett radiellt spår 131, som är beläget i bussningens 122 övre del längs en bana 125. Härifrån strömmar den nedåt in i spalten mellan tappen 126 och borrningen 124 och mellan borrningen 120 och en plan yta 133 på bussningen 122, vilken yta befinner sig mitt för ett spår 131 (fig. 16). Överskottsolja rinner därefter ned i oljesumpen 49 via en 517 007 ë-.ÉÉIIPÉIÉÜÉÉ- få kanal 135 i kroppen 30.

Rotation av snäckdelen 34 i förhållande till kroppen och snäckdelen 36 hindras av en Oldham-koppling. Denna består av en ring 38 (fig. 13 och 14) med två, nedåt ut- skjutande, diametralt mitt emot varandra anordnade och med ringen i ett stycke utformade låskilar 134, som är glid- bart anordnade i diametralt mitt emot varandra belägna, radiella slitsar 136 i kroppen 30, och av två uppåt ut- skjutande, diametralt mitt emot varandra belägna låskilar 138, vilka är förskjutna 90° från de första och vilka är glidbart anordnade i dimetralt mitt emot varandra belägna, radiella slitsar 140 i snäckdelen 34 (en av dessa visas i fig. 1).

Ringen 38 har en speciell utformning, som gör det möjligt att använda ett axiallager med maximal storlek för en viss total maskinstorlek (i tvärriktning) eller minimal maskinstorlek för en viss storlek på axiallagret. Detta åstadkommes genom att man utnyttjar det faktum, att Oldham-ringen rör sig i en rät linje i förhållande till kompressorkroppen, och genom att ge ringen en i huvudsak oval form med minimalt innerkantsmått kommer axiallagrets periferiella kant att gå fri. Ringens 38 inre, perife- riella vägg, som utgör styrformen enligt föreliggande upp- finning, består av ena änden 142 på en radie R, som är tagen från mittpunkten x och motsatta änden 144 av samma radie R, tagen från en annan mittpunkt y (fig. 13), så att mellanliggande väggpartier blir i huvudsak raka, vil- ket har antytts med beteckningarna 146 och 148. Mittpunk- terna x och y är åtskilda ett avstånd, som motsvarar två gånger omloppsradien för snäckdelen 34, och är belägna på en linje, som går genom låskilarnas 134 och de radiella slitsarnas 136 mittpunkter, och radien R motsvarar radien hos axiallagrets yta 108 plus ett förutbestämt, minimalt spelrum. Med undantag för formen på ringen 38 fungerar Oldham-kopplingen på konventionellt sätt. .- o - '_ t" '_ _' _" _". .". .. .". .. ' ' ' ' ' ' unna nu n I v» I I *"°ns:: ~". ..:--~- -- -- 2 n v n u o . ß u I ß v fl u I |. a n nu vu I' 00' ' ' Maskinen enligt uppfinningen har en speciell upp- hängning för montering av den övre, icke kretsande snäckdelen 36 för begränsad axiell rörelse samtidigt som den hindras att utföra radiell rörelse eller vridrörelse för att möjliggöra axiell tryckförspänning för spets- tätning. Lämplig teknik för att åstadkomma detta framgår bäst av fig. 4 - 7, 9 och 12. Fig. 4 visar den övre delen av kompressorn med den övre enheten 14 avlägsnad och fig. - 7 visar den övre delen av kompressorn med delar avlägsnade en efter en. På vardera sidan om kompressor- kroppen 30 är utformade ett par axiellt utskjutande pelare 150, vilkas plana ovansidor är belägna i ett gemensamt, tvärgående plan. Snäckdelen 36 är utformad med en periferiell fläns 152 med en i tvärriktningen sig sträckande, plan översida, som är utformad med ett urtag 154 för pelarna 150 (fig. 6 och 7). Pelarna 150 har axiellt sig sträckande, med gängor försedda hål 156 och flänsen 152 har motsvarande hål 158 på samma avstånd från hålen 156.

Ovanpå pelarna 150 har anbragts en plan packning 160 av mjuk metall med en utformning, som visas i fig. 6.

Ovanpå packningen 160 har anbragts en plan bladfjäder 162 med den utformning, som framgår av fig. 5, och ovanpå fjädern är beläget ett hållarorgan 164. Samtliga dessa delar är fastklämda vid varandra medelst gängade fästorgan 166, som är fastskruvade i hålen 156. Fjäderns 162 yttre ändar är fästa vid flänsen 152 medelst gängade fästorgan 168, som är belägna i hålen 158. Den motsatta sidan av snäckdelen 36 uppbäres på samma sätt. Sålunda kan snäck- delen 36 förflytta sig något i axiell riktning genom fjädrarnas 162 böjning och sträckning (inom elasticitets- gränsen), men den kan inte vridas eller röra sig radiellt.

Snäckdelarnas maximala, axiella rörelser i isärskil- jande riktning begränsas av ett mekaniskt stopporgan, dvs. ingrepp av flänsen 152 (se del 170 i fig. 6, 7 och 12) mot undersidan av fjädern 162, vilken förstärkes av hållar- organet 164, och i motsatta riktningen genom att snäck- u-.u .u 517 007 11 mantlarnas spetsar ingriper med ändplattan på den motsatta snäckdelen. Denna mekaniska stoppanordning har till syfte att bringa kompressorn att komprimera också i den säll- synta situationen, när den axiella isärföringskraften överstiger den axiella återställningskraften, såsom fallet är vid igångsättningstillstànd. Det maximala spelrum vid spetsen som stoppanordningen medger, kan vara förhål- landevis litet, t.ex. av storleksordningen mindre än 0,127 mm för en snäckdel med en diameter på 7,5 - 10 cm och en mantelhöjd på mellan 2,5 och 5 cm.

Före slutmontering inriktas snäckdelen 36 korrekt i förhållande till kroppen 30 med hjälp av ett beslag (ej visat) med stavar, som är införbara i rikthål 172 på kroppen 30 och rikthål 174 i flänsen 152. Pelarna 150 och packningen 160 för att minska påkänningar är försedda med mitt för varandra belägna kanter 176, som är vinkelräta mot den del av fjädern 162, som sträcker sig över desamma.

Packningen 160 bidrar även till att fördela klämbelast- ningen på fjädern 162. På visat sätt befinner sig fjädern 162 i sitt obelastade läge, när snäckdelen befinner sig i sitt maximala spetsspelrumstillstånd (dvs. mot hållar- organet 164) för att underlätta tillverkning. Eftersom spänningen i fjädern 162 är mycket låg för hela området av axiell rörelse, antages utförandet med det inledningsvis opåverkade, axiella läget för fjädern 162 att inte vara avgörande.

Vad som emellertid är betydelsefullt är att det tvär- gående plan, i vilket fjädern 162 är beläget, liksom de ytor på kroppen och den icke kretsande snäckdelen, vid vilken denna är fäst, är belägna i huvudsak i ett tänkt tvärgående plan, som passerar genom mittpunkten för de i varandra ingripande snäckdelsmantlarna, dvs. i huvudsak mitt emellan ytorna 104 och 117. Härigenom kan upphäng- ningsorganen för den axiellt följsamma snäckdelen minska det vippmoment på snäckdelen, som förorsakas av att kom- primerat fluidum verkar i radiell riktning, dvs. trycket hos den komprimerade gasen, som verkar radiellt mot flan- q :än on _ ._ , s- .--. v-u. 517 007 šïï: 12 ken på de spiralformiga mantelytorna. Om detta vippmoment inte balanseras, skulle detta kunna få till följd, att snäckdelen 36 flyttades ur sitt säte. Tekniken för balan- sering av denna kraft är avsevärt överlägsen användningen av axiell tryckförspänning, eftersom det minskar möjlig- heten att förspänna snäckdelarna mot varandra allt för mycket och eftersom det också gör spetstätningsförspän- ningen i huvudsak oberoende av kompressorhastigheten. En mindre vipprörelse kan kvarstå på grund av att den axiella isärföringskraften inte verkar exakt på vevtappens mitt- punkt, men detta är förhållandevis betydelselöst jämfört med de isärförings- och återställningskrafter, som normalt uppträder. Det ligger därför en avsevärd fördel i att använda sig av axiell förspänning av den icke kretsande snäckdelen jämfört med den kretsande snäckdelen, därigenom att i det senare fallet det är nödvändigt att kompensera vipprörelser som beror på radiella separeringskrafter liksom de tröghetskrafter, som är en funktion av has- tighet, och detta kan medföra alltför stora balanserings- krafter, speciellt vid låga hastigheter.

Monteringen av snäckdelen 36 för axiell följsamhet på visat sätt möjliggör användning av mycket enkla tryck- förspänningsanordningar för att öka spetstätningen. Enligt föreliggande uppfinning uppnås detta därigenom, att man använder pumpfluid vid utmatningstryck eller vid mellan- liggande tryck eller vid ett tryck, som återspeglar en kombination av båda. Vid den enklare och för närvarande mest lämpliga utföringsformen uppnås axiell förspänning i spetstätningsriktning eller återställningsriktning genom att utmatningstryck användes. Såsom bäst framgår av fig. l - 3 är snäckdelens 36 övre del försedd med en cylindrisk vägg 178, som omger utmatningsgången 39 och som avgränsar en kolv, vilken är glidbart anbragt i den cylindriska kammaren 66, varvid en elastomertätning 180 är anordnad för att ge förbättrad tätningseffekt. Snäckdelen 36 är sålunda förspänd i återställningsriktningen av komprimerad fluid vid utmatningstryck, som verkar mot den yta av 517 nov išyáí; ' 13 snäckdelens 36 övre parti, som bestämmes av kolven 178 (minus ytan hos utmatningsgången).

Eftersom den axiella isärföringskraften är en funk- tion av maskinens utmatningstryck (pl.a.) blir det möjligt att välja en kolvarea som ger utmärkt spetstätning under de flesta arbetsbetingelser. Lämpligen väljes arean så, att det inte förekommer någon avsevärd isärföring av snäckdelarna under någon del av cykeln vid normala ar- betsbetingelser. I en maximal trycksituation (maximal isärföringskraft) skulle optimalt kunna uppstå en minimal, axiell nettobalanseringskraft och naturligtvis ingen nämn- värd isärföring.

Beträffande spetstätning har man också funnit, att avsevärda prestandaförbättringar med minimal inkörnings- period kan åstadkommas, genom att man något ändrar ut- formningen av ändplattornas ytor 104 och 117 liksom av spetsytorna 31 och 33 på snäckdelarnas mantlar. Man har funnit, att det är mycket fördelaktigt att utforma varje ändplattas ytor 104 resp. 117 på sådant sätt, att de är svagt konkava, och om mantlarnas spetsytor 31 och 33 är utformade på motsvarande sätt (dvs. ytan 31 är i huvudsak parallell med ytan 117 och ytan 33 i huvudsak parallell med ytan 104). Detta kan stå i motsatsförhållande till vad som skulle kunna förutses, eftersom det får till följd ett initialt distinkt axiellt spelrum mellan snäckdelarna i maskinens mittområde, vilket utgöres av området med det högsta trycket. Man har emellertid funnit, att eftersom mittdelen också är den varmaste, förekommer det större värmeackumulering i axiell riktning i detta område, vilket annars skulle ha fått till följd en kraftig effektivitets- minskning pà grund av friktion i kompressorns mittparti.

Genom åstadkommandet av detta initiala extra spelrum når kompressorn ett maximalt spetstätningstillstånd, när den når sin arbetstemperatur. Även om teoretiskt sett en slät, konkav yta skulle kunna vara bättre, har man funnit, att ytan kan ges en trappstegsliknande spiralform, som är lättare att maskin- »af-n 517 007 14 tillverka. Såsom bäst framgår av den kraftigt överdrivna formen i fig. 11A och 1lB och med hänvisning till fig. 10 är ytan 104 visserligen generellt sett plan men består i verkligheten av spiralformiga, trappstegsliknande ytor 182, 184, 186 och 188. Spetsytan 33 är utformad på samma sätt med spiralformiga, trappstegsliknande ytor 190, 192, 194 och 196. De individuella trappstegen bör vara så små som möjligt med en total förskjutning från plant förhål- lande som är en funktion av snäckdelens mantelhöjd och det använda materialets värmeutvidgningskoefficient. Man har sålunda funnit, att vid en maskin med snäckdelar av gjut- järn förhållandet mellan mantelns eller skovelns höjd och den totala axiella ytförskjutningen kan variera mellan 3000:l och 9000:l, med ett lämpligt förhållande på ca 6000:1. Lämpligen har båda snäckdelarna samma utformning på ändplattor och spetsytor men man skulle kunna lägga all axiell utförskjutning på en enda snäckdel om så önskas.

Det är inte av avgörande betydelse var trappstegsutform- ningarna är belägna, eftersom de skall vara mycket små (de kan i själva verket inte ens ses med blotta ögat), och eftersom de är så små säges ytorna ifråga vara "i huvudsak plana". Denna trappstegsformiga yta skiljer sig mycket från den som visas i vår tidigare amerikanska ansökan 516 770, som inlämnades den 25 juli 1983 med titel "Maskin av snäcktyp" och i vilken förhållandevis breda trappstegs- ytor visas (med stegtätning mellan de i varandra inpassade snäckdelarna) för att öka maskinens tryckförhållande.

Vid drift kommer en kall maskin vid igångsättning att ha spetstätning vid den yttre omkretsen men axiellt spel- rum i mittpartiet. Allt eftersom maskinen når drifts- temperatur, kommer den axiella värmeackumuleringen hos mittmantlarna att minska det axiella spelrummet, tills god spetstätning uppnås, och denna tätning förbättras genom tryckförspänning på ovan beskrivet sätt. Vid avsaknad av sådan initial axiell ytförskjutning kommer värmeacku- mulering i maskinens mitt att medföra, att de yttre mant- larna föres isär axiellt, varvid god spetstätning går för- :anus 517 007 m lorad.

Kompressorn enligt föreliggande uppfinning är också försedd med förbättrade organ för att rikta den suggas, som införes i höljet direkt till själva kompressorns inlopp. Denna underlättar på fördelaktigt sätt separe- ringen av olja från den insugna fluiden och hindrar även den insugna fluiden från att dra med sig olja, som är dispergerad i höljets inre. Det hindrar även suggasen från att dra åt sig onödigt värme från motorn, vilket skulle kunna medföra nedgång i den volymetriska effektiviteten.

Enheten 42 med riktad sugverkan har ett nedre klaff- organ 20O av metallplåt med i omkretsriktningen åtskilda, vertikala flänsar 202, som är fastsvetsade vid höljets 12 insida (fig. 1, 4, 8 och 10). Klaffen 200 är belägen di- rekt över inloppet från sugbeslaget 40 och är utformad med ett parti 204 med öppen botten, så att olja som med- bringas i den insugna gasen, kommer att kastas mot klaffen och därefter rinna ned i kompressorsumpen 49. Enheten är vidare utformad med ett element 206 av formplast med en nedåtriktad, i ett stycke med elementet utformad, böjd kanal 208, som sträcker sig in i ett utrymme mellan klaffens 200 ovansida och höljets 12 vägg, såsom bäst framgår av fig. 1. Den övre delen av elementet 206 är i stort sett rörformig (divergerande radiellt inåt) och är anordnad att sätta gas som strömmar längs kanalen 208 radiellt inåt i förbindelse med det periferiella inloppet hos de i varandra ingripande snäckdelarna. Elementet 208 hålles på plats i omkretsriktningen medelst en skära 210, som överbryggar ett av fästorganen 168, och axiellt av en i ett stycke utformad tunga 212, vilken är pressad mot tillslutningsorganets 58 undersida, såsom bäst framgår av fig. 1. Tungan 212 har till uppgift att fjädrande förspänna elementet 206 axiellt nedåt till visat läge. Den radiellt yttre utsträckningen av inloppsgången för riktad insugning bestämmes av insidan på höljets 12 vägg. annu» __. .__ . . .. u v "_ f. .I . nu n o a I " ' " ' 'i J: u u | . u. en. u :en v :'":, ,. . n I .n nu u. nu v »z ' . , , . u 0 ' z z t: n.. aus' OI 'I "° " ' ' | 16 Energi matas till kompressormotorn på vanligt sätt med användande av vanligt kopplingsblock, som skyddas av ett lämpligt hölje 214.

Flera alternativa sätt för att åstadkomma tryck- förspänning i axiell riktning för att förbättra spets- tätning visas i fig. 18 och 19, där delar med samma funk- tion som vid den första utföringsformen har försetts med samma hänvisningsbeteckningar.

Vid den i fig. 18 visade utföringsformen erhålles axiell förspänning med användning av tryckfluid vid ett mellannivåtryck som understiger utmatningstrycket. Detta uppnås genom en kolv 300 på snäckdelens 36 ovansida, vil- ken kolv är glidbart anordnad i den cylindriska kammaren 66 men vilken har ett tillslutningsorgan 312, som hindrar kolvens ovansida att utsättas för utmatningstryck. I stället strömmar utmatningsfluiden från utmatningsgången 39 in i en radiell gång 304 i kolven 300 med anslutning till ett ringformigt spår 306, som har direkt förbindelse med öppningarna 68 och utmatningskammaren 72. Tätningar 308 och 310 av elastomer ger den erforderliga tätnings- effekten. Tryckfluid vid tryck på mellannivå avtappas från önskad, av mantlarna bildad ficka via en gång 312 till kolvarnas 300 ovansida, där den utövar en axiell åter- ställningskraft på den icke kretsande snäckdelen för att förbättra spetstätning.

Vid den i fig. 19 visade utföringsformen användes en kombination av utmatningstryck och mellannivåtryck för att åstadkomma den axiella spetstätningsförspänningen. För att man skall uppnå detta är tillslutningsorganet 58 utformat så, att det avgränsar två separata, koaxiella och från varandra åtskilda cyindriska kammare 314 och 316 och snäckdelens 36 ovansida är utformad med koaxiella kolvar 318 och 320, vilka är glidbart anbragta i kammaren 314 resp. 316. Komprimerad fluid under utmatningstryck lägges på kolvens 316 ovansida på exakt samma sätt som vid den första utföringsformen och fluid vid tryck på mellannivå påtryckes den ringformiga kolven 318 via en gång 322, som »fp-u 517 007 17 sträcker sig från en på lämpligt ställe belägen tryckav- tappningspunkt. Om så önskas skulle kolven 320 kunna ut- sättas för ett andra mellanliggande tryck i stället för utmatningstryck. Eftersom kolvarnas area och platsen för trycktappningen kan variera, erhålles vid denna utförings- form det bästa sättet att uppnå optimal axiell balans för alla önskade arbetsbetingelser.

Trycktappningsställena väljes så, att man erhåller önskat tryck och om så önskas kan de placeras för att ge olika tryck vid olika punkter i cykeln, så att man er- håller önskat genomsnittstryck. Tryckgångarna 312, 322 o.l. har lämpligen förhållandevis liten diameter, så att flödet blir minimalt (och sålunda pumpförlusterna) och tryckvariationerna (och sålunda kraften) dämpas.

Fig. 20 - 33 visar ett antal upphängningssystem, som befunnits vara användbara för upphängning av den icke kretsande snäckdelen 36 för begränsad axiell rörelse och som samtidigt hindrar denna från att utföra radiella rörelser och vridrörelser. Vid var och en av dessa utföringsformer är den icke kretsande snäckdelen monterad vid sin mittpunkt liksom vid den första utföringsformen för att balansera sådana vippmoment på snäckdelen, som alstras av radiella fluidtryckkrafter. Vid samtliga utföringsformer befinner sig flänsens 152 ovansida i samma geometriska läge som vid den första utföringsformen.

Vid utföringsformen enligt fig. 20 och 21 upp- rätthålles stödet av en fjäderring 400 av stål, som vid sin yttre omkrets är medelst fästorgan 402 fäst vid en monteringsring 404, vilken är förankrad vid höljets 12 insida och vid sin inre omkrets vid ovansidan på flänsen 152 på den icke kretsande snäckdelen 36 medelst fästorgan 406.

Ringen 400 är försedd med flera snedställda öppningar 408, som är anbragta längs ringens hela omkrets för att minska dennas styvhet och göra det möjligt för den icke kretsande snäckdelen 36 att utföra begränsade, axiella rörelser. Eftersom öppningarna 408 är snedställda i för- hållande till den radiella riktningen, kommer axiell för- v>nnn . n 517 007 18 skjutning av ringens 400 inre kant i förhållande till dennas yttre kant inte att erfordra, att ringen sträckes men kommer att orsaka en mycket liten vridrörelse. Denna mycket begränsade vridrörelse är emellertid så obetydlig, att den inte anses åstadkomma någon avsevärd effektivi- tetsförlust.

Vid den i fig. 22 visade utföringsformen är den icke kretsande snäckdelen 36 helt enkelt upphängd med hjälp av flera L-formiga konsoler 410, vilkas ena skänkel är fast- svetsad vid höljets 12 insida och vilkas andra skänkel är fäst vid flänsens 152 ovansida medelst lämpliga fästorgan 412. Konsolen 410 är så utformad, att den kan sträckas något inom sin elasticitetsgräns för att möjliggöra axiella rörelser av den icke kretsande snäckdelen.

Vid utföringsformerna enligt fig. 23 och 24 består upphängningsorganet av flera rörformiga element 414 (tre är visade) med en radiellt inre fläns 416, som är fäst vid ovansidan på den icke kretsande snäckdelens fläns 152 medelst lämpliga fästorgan 418, och en radiellt yttre fläns 420, som medelst lämpliga fästorgan 422 är fäst vid en på höljets 12 insida fastsvetsad konsol 424. Radiella rörelser av den icke kretsande snäckdelen hindras däri- genom, att flera rörformiga element användes, varav åt- minstone två icke befinner sig direkt mitt emot varandra.

Vid den i fig. 25 och 26 visade utföringsformen upp- bäres den icke kretsande snäckdelen för begränsad axiell rörelse medelst bladfjädrar 426 och 428, vilka vid sina yttre ändar är fästa vid en monteringsring 430, vilken är fastsvetsad vid höljets 12 insida medelst lämpliga fäst- organ 432, och vid flänsens 152 ovansida vid dennas mitt- punkt medelst ett lämpligt fästorgan 434. Bladfjädrarna kan antingen vara raka, såsom fallet är beträffande fjädern 426, eller bågformiga, såsom fallet är med fjädern 428. Svag axiell rörelse av snäckdelen 36 kommer att med- föra, att bladfjädrarna sträckes inom sin elasticitets- gräns. nuva- 517 007 *EIëïiš-ašiæši-lšßïïš 19 Vid den i fig. 27 och 28 visade utföringsformen hindras den icke kretsande snäckdelen 36 från att utföra radiella rörelser och vridrörelser av flera sfäriska kulor 436 (en visad), vilka med presspassning är införda i en cylindrisk borrning, som begränsas av en cylindrisk yta 437 pà den inre periferiella kanten av en monteringsring 440, som är fastsvetsad vid höljets 12 insida, samt av en cylindrisk yta 439, som har utformats på den radiellt yttre, periferiella kanten på en fläns 142 på den icke kretsande snäckdelen 36, varvid kulorna 436 är belägna i ett plan halvvägs mellan ändplattornas ytor på snäck- delarna av ovan angivna skäl. Den i fig. 29 och 30 visade utföringsformen är så gott som identisk med den i fig. 27 och 28, förutom att man i stället för kulor har använt flera cirkulära, cylindriska rullar 444 (en visad), som med tätpassning är inpressade i en rektangulär slits, vilken begränsas av en yta 446 på ringen 440 och en yta 448 på flänsen 442. Ringen 440 är lämpligen tillräckligt fjädrande för att kunna sträckas över kulorna eller valsarna för att förspänna enheten och eliminera glapp.

Vid den i fig. 31 visade utföringsformen är den kretsande snäckdelen 36 försedd med en centralt belägen fläns 450 med ett genomgående, axiellt hål 452. I hålet 452 är glidbart rörlig en stav 454, som vid sin nedre ände är fäst vid kroppen 30. Härigenom blir axiella avvikelser av den icke kretsande snäckdelen möjliga, medan däremot vridrörelser eller radiella rörelser hindras. Den i fig. 32 visade utföringsformen överensstämmer med den i fig. l med undantag för att staven 454 är inställbar. Detta möjliggöres genom att ett större hål 456 utformats i en lämplig fläns på kroppen 30 och genom att staven 454 försetts med en bärfläns 458 samt med en nedre, med skruvgängor utformad ände, som sträcker sig genom hålet 456 och med en därpå fastskruvad mutter 460. När staven 454 har placerats i rätt läge, skruvas muttern 460 fast för att permanent förankra delarna i läge. - » v-v» v-v- -. ~ »vv - Q u a o: 517 007 Vid den i fig. 33 visade utföringsformen är höljets 12 insida försedd med tvà utspràng 462 och 464 med exakt maskinbearbetade, radiellt inåt vända, plana ytor 466 resp. 468, vilka är anbragta vinkelrätt mot varandra.

Flänsen 152 på den icke kretsande snäckdelen 36 är försedd med två motsvarande utspràng, som vart och ett har en radiellt utåt vänd, plan yta 470 resp. 472, vilka är belägna vinkelrätt mot varandra och ligger an mot ytorna 466 resp. 468. Dessa utspràng och ytor är maskinbearbetade så, att de åstadkommer exakt lägesbestämning av den icke kretsande snäckdelen i dennas exakt radiella vridläge. För att delen skall hållas i detta läge och samtidigt möjlig- göra begränsad axiell rörelse har anordnats en mycket styv fjäder i form av en Belleville-bricka 474 e.l., vars verkan utövas mellan ett utspràng 476 på höljets 12 insida och ett utspràng 478 på flänsens 152 yttre omkretsyta.

Fjädern 484 utövar en stark förspänningskraft mot den icke kretsande snäckdelen för att hålla denna i läge mot ytorna 466 och 468. Denna kraft skulle kunna vara något större än den maximala, radiella vridkraft, som normalt förekommer och tenderar att föra snäckdelen ur dess säte. Fjädern 474 är lämpligen belägen så, att den förspänningskraft, som den utövar, har samma komponenter i båda utspràngens 462 och 464 riktning (dvs. dess diametrala kraftlinje skär de två utsprången). Liksom vid tidigare utföringsformer ut- övas effekten av utsprången och fjädern i huvudsak halv- vägs mellan snäckdelens ändplàtsytor för att balansera vippmoment.

Vid samtliga utföringsformer enligt fig. 20-33 kan naturligtvis axiell rörelse av den icke kretsande snäck- delen i en isärförande riktning begränsas på något lämp- ligt sätt, exempelvis medelst mekaniska stopporgan, såsom beskrivits med hänvisning till den första utföringsformen.

Rörelse i motsatt riktning begränsas naturligtvis genom de två snäckdelarnas ingrepp med varandra.

De ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen är ägnade att ge de fördelar och effekter, som ovan be- skrivits, men naturligtvis är uppfinningen icke begränsad | » v a av V 517 007 21 till dessa utföringsformer utan kan modifieras på flera sätt inom ramen för efterföljande patentkrav. nam»

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 517 007 ll PATENTKRAV

1. Drivanordning för en maskin av snäcktyp, bestående av ett par i varandra ingripande snäckdelar (34, 36), vilka är anbragta för relativ kretsande rörelse, organ operativt samverkande mellan snäckdelarna (34, 36) för att förhindra rotation av snäckdelarna (34, 36) och tillåta den relativa kretsande rörelsen, en motor (18), (28), nämnda motor kring en i huvudsak vertikal axel samt en vevaxel som är anordnad att vridas av (18) ett smörjoljeförràd (49), k ä n n e t e c k n a d därav, att den består av: cylindrisk 36), som är vridbart lagrad i (a) organ, som bildar en första cirkulär, (120) i en av snäckdelarna (34, (b) en drivbussning (122), (120) axiell borrning (124) genom bussningen (122), axiell borrning den första borrningen och har en andra, cylindrisk, (c) en vevtapp (126) på vevaxeln (28), som är drivande anbragt i den andra borrningen (124), så att en (28) snäckdel (34) rör sig i en omloppsbana, rotaton av vevaxeln åstadkommer, att nämnda ena (d) organ, som bildar ett oljematningsgenomlopp (92, 94) i axeln för avgivning av smörjolja fràn oljeförràdet (49) till ovandelen på vevtappen (126), varifrån oljan slungas utåt av centrifugalkraften vid rotation av vev- (28) (e) organ för att rikta den utslungade smörjoljan, axeln samt så att den kan flyta in i den första och andra borrningen (120, urtagning 124) för smörjändamàl, vilket organ innefattar en (131) i bussningen (122).

2. Drivanordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k- n a d därav, att urtagningen (131) utgöres av ett spår i ovansidan av bussningen (122), vilket spår sträcker sig mellan den andra borrningen (124) och dess utsida.

3. Drivanordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k- (131) vinkelläge i för- n a d därav, att urtagningens hållande till vinkelläget för nämnda oljematningsgenom- 2602 31-14 15:36 g:ïpat\blïa11sEp2966136(enligt slutföreläggande) .doc lO 15 20 25 30 35 517 007 23 lopp (94) är nàgot efterslàpande i vevaxelns (28) rotationsriktning.

4. Drivanordning enligt kravet 1, k ä n n e- t e c k n a d därav, att bussningen (122) har en yta pà sin utsida, som avgränsar ett oljeflödesutrymme mellan bussningen (122) och den första borrningen (120), vilket oljeflödesutrymme kommunicerar med urtagningen (131).

5. Drivanordning enligt kravet 4, k ä n n e- t e c k n a d därav, att nämnda yta sträcker sig axiellt från botten till toppen av bussningen (122).

6. Drivanordning enligt kravet 1, k ä n n e- t e c k n a d därav, att den andra borrningen (124) har ocirkulärt tvärsnitt, varigenom ett oljeflödesutrymme är avgränsat mellan bussningen (122) och vevtappen (126), vilket utrymme stàr i förbindelse med urtagningen (131).

7. Drivanordning enligt kravet 6, k ä n n e- t e c k n a d därav, att den andra borrningen (124) är i huvudsak oval till sin utformning och vevtappen (126) har i huvudsak cirkulär form.

8. Drivanordning enligt kravet 6, k ä n n e- t e c k n a d därav, att den andra borrningen (124) och vevtappen (126) har var sin plana yta (130) respektive (128), vilka ytor står i drivande ingrepp med varandra. k ä n n e- 130) är att de drivkrafter som utövas av vevtappen

9. Drivanordning enligt kravet 8, t e c k n a d därav, att de plana ytorna (128, så anordnade, (126) lägges till de normala centrifugalkrafterna på den första snäckdelen (34) och tenderar att tvinga snäck- delarnas spiralformiga väggar (35, 37) mot varandra.

10. Drivanordning enligt kravet 1, k ä n n e- t e c k n a d därav, att den andra borrningen (124) i bussningen (122) är avsevärt större än vevtappen (126), så att under normalt arbete ett spel bildas helt omkring vevtappen (126) utom vid drivytan (128), sà att drivytan är fri att glida relativt den drivna ytan (130).

11. Drivanordning enligt kravet 10, k ä n n e- 2002-01-14 15:36 g:äpat\blïarxsäp2956136(enligt slutföreläggande) .doc 10 517 007 29 t e c k n a d därav, att vevtappen (126) är i huvudsak cirkulärt cylindrisk i sin utformning utom vid den plana drivytan (128).

12. Drivanordning enligt kravet 1, k ä n n e- t e c k n a d därav, att organet för att bilda den första axiella borrningen (120) är ett ringformigt nav (118), beläget pà den ena snäckdelen (34), vilket nav (118) bildar en central borrning.

13. Drivanordning enligt kravet 12, k ä n n e- t e c k n a d därav, att den ytterligare består av en och att det är beläget inne i denna kammare, fast del av enheten, som har en kammare, (118) vilket bildar ett dräneringshàl för att returnera den (12). ringformiga navet utkastade smörjoljan till smörjoljekällan i höljet 2Q02--01--fl4 15:36 g:Ep^tïbl\ans\p2š56136(enligt slutföreläggande) .doc