SE521443C2 - Skruvrotormaskin med organ för axiell påverkan av åtminstone en av rotorerna - Google Patents

Description

25 30 521 443 2 vara i nivå med trycket i nämnda stängda arbetskammare. Detta tryck utövar en kraft på ändytoma av rotorenas axeltappar, vilket också är riktat mot kompressorns lågtrycksände.

De av tryckskillnaden mellan lågtrycksänden och högtrycksänden på rotorema ver- kande axialkrafterna varierar i storlek under kompressionsförloppet och genom rotoremas in- bördes kontakt mellan lobemas och spårens flankytor fördelas krafterna olika på de båda roto- rema. Även denna fördelning av axialkrafterna varierar under kompressionsförloppet. Den på vardera rotorn verkande axialkraften kommer därför att vara pulserande. Då kompressom ar- betar under fullast är de av arbetsmediet åstadkomna axialkraftema tillräckligt stora för att den resulterande kraften på vardera rotorn hela tiden förblir ensriktad mot lågtrycksänden, även om dess storlek varierar.

För avlastning av en kompressor av detta slag är det vanligt att strypa inloppstrycket kraftigt, ner till c:a 0.1 bar och samtidigt sänka trycket på utloppssidan ner till ungefär hälften av utloppstrycket vid fullast.

Då kompressom drives avlastad kommer de axialkrafter som verkar på rotorema i riktning mot lågtrycksänden och som beskrivits ovan att bli mindre, dels på grund av att tryckskillnaden mellan utloppstrycket och inloppstrycket är mindre, dels på grund av att trycket i högtrycksändsektionens lagerkammare blir lägre. Därvid finns en risk att dessa axial- krafter ej är tillräckligt stora för att tilltörsälqa att den resulterande kraften på vardera rotom hela tiden blir ensriktad mot lågtrycksänden på grund av de ovan beskrivna kraftpulsationema.

Den resulterande axialkraften på en rotor kan därför momentant växla tecken och verka i rikt- ning mot högtrycksänden. Detta får till följd att den ena eller båda rotorema kommer att vib- rera i axialriktningn. Därvid kommer oljud att uppträda då rotoremas flanker slår i mot varandra s.k. rattling. Rotorerna skadas av dessa stötar mot varandra och lagerlivslängden nedsättes.

Rattling-problemet kan bemästras genom att anbringa en axiell kraft på den ena eller båda rotorema i riktning mot kompressoms lågtrycksände medan problemet med den höga belastningen av en rotors axiallager vid rotorns axiella påverkan från högtryckssidan kan be- mästras genom att anbringa en axiell kraft på den ena eller båda rotorerna i riktning mot maskinens högtryckssida. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att på ett enkelt och tillförlitligt sätt avlasta de av stora axiella krafter påverkade axiallagren hos skruvrotormaskiner eller att motverka 10 20 25 30 521 4453 rattling vid dellast genom att anbringa en axialkraft på rotorema, som verkar i motsatt respek- tive i samma riktning som det genom kompressionen verkande gastrycket.

Detta har enligt uppfinningen ernåtts därigenom, att vid rotonnaskiner av det in- ledningsvis angivna slaget nämnda ena axeltapp med fln passning är omsluten av en kåpa, med en yttre ände som är tillsluten av en bottenvägg, i vars centrum ett hål är anordnat, vilken kåpa är roterbart och axiellt glidbart lagrad på axeltappen mellan ett första axiellt läge med bottenväggen anliggande mot en gavelvägg hos nämnda kammare, i vilken gavelvägg en öpp- ning är anordnad mitt för nämnda bottenväggs centrumhål, och ett andra axiellt läge med ett mellanrum till nämnda gavelvägg, varvid en med en ventil försedd tillförselkanal från en källa för ett tryckmedium är ansluten till nämnda öppning i gavelväggen för styrd tillförsel av tryckmediet till det inre av kåpan via hålet i kåpans bottenvägg.

Vid en föredragen utföringsform är ett ringformigt tätningsorgan anordnat mellan nämnda gavelvägg och kåpans mot gavelväggen riktade bottenväggyta, vilket tätningsorgan bildar en cirkulär tätningslinje, med en diameter, som är mindre än diametern hos axeltappens av kåpan omslutna del.

Ytterligare fördelaktiga utföringsfonner anges i beroendekraven.

Genom att enligt uppfinningen det inre av den axeltappens ände omslutande kåpan kan tillföras ett tryckfluidum kommer kåpan främst genom det dynamiska trycket från fluidet att tryckas mot gavelväggen. I fallet med ett ringfonnat tätningsorgan blir anliggningstrycket mot gavelväggen beroende av hur mycket mindre tätningslinjens diameter är än diametern hos axeltappens tryckyta. En fördelaktig omständighet är, att kåpan anpassar sitt radiella läge till axeltappens läge och att när tryckinedietilltörseln avbryts kåpans tryck mot gavelväggen upphör, så att kåpan kan börja rotera tillsammans med axeltappen utan att friktionsförluster uppstår mellan kåpan och gavelväggen eller axeltappen.

Uppfinningen är närmare tydliggj ord i det följande under hänvisning till bifogade rit- ningar, som schematiskt visar olika utföringsexempel på anordningar enligt uppfinningen, och på vilka fig. 1 är en längdsektion av en skruvkompressor enligt en uttöringsfonn av uppfinningen, fig. 2 är en längdsektion genom en på en axeltapp anbragt kåpa anliggande mot en gavelvägg, av vilken en del visas i sektion, fig. 3 är samma sektion som fig. 2, men med kåpan frigjord från gavelväggen, 10 15 20 25 30 521 4-15 4 fig. 4 är samma sektion som fig. 2 men med tätningsringen anbragt på gavelväggen, och fig. 5 är en längdsektion genom en kåpa modifierad för anbringande på en förlängd axeltapp.

Den i fig. 1 visade kompressom är avsedd för luftkompression och omfattar en han- rotor 1 och en honrotor 2 försedda på vanligt vis med icke visade spirallinjeformigt för- löpande lober och spår, genom vilka rotorema griper in i varandra och bildar arbetskamrar i kompressoms arbetsrum 3. Detta begränsas av en lågtrycksändsektion 4 och en högtrycksänd- sektion 5 samt en mellan dessa sig sträckande mantelsektion 6, som har fonnen av två varandra skärande, parallella cylindrar. Rotoremas ändar är försedda med var sin axeltapp 7, 8, 9, 10 uppburen av lager 11, 12, 13, 14 i de båda ändsektionema.

Kompressorn uppvisar vid lågtrycksänden en inloppsport 15 och vid högtrycksänden en med 16 indikerad utloppsport. Lagren i lågtrycksändsektionen 4 är anordnade i en lager- karnmare 17, i vilken ett visst tryck P2 råder. Kompressom är av s.k. våt typ, d.v.s. en vätska, normalt olja, tillförs kompressom i syfte att kyla, smörja och täta.

Kompressom arbetar vid fullast med ett inloppstryck som är lika med atmosfärs- trycket, och den komprimerade luften lämnar kompressom vid ett tryck av cza 8 bar. Tryck- skillnaden mellan kompressoms in- och utloppsände resulterar i en på vardera rotorn 1, 2 verkande axialkraft i riktning mot lågtrycksänden. Dessa krafter upptas normalt av de i hög- trycksändsektionen 5 anordnade lagren 12, 14, som är av axialkraftupptagande slag.

För avlastning av lagret 12 är enligt uppfinningen axeltappens 7 ände med fin passning omsluten av en kåpa med en cylindrisk del 20 och en bottenvägg 21. Kåpan 20, 21 befinner sig i kammaren 17 och kåpans inre kommunicerar med kammaren genom ett hål 22 i centrum av bottenväggen 21, som är parallell med en kammaren 17 tillslutande gavelvägg 23, som är försedd med en öppning 24 mitt för hålet 22 i bottenväggen 21. Bottenväggen 21 är försedd med ett ringformigt tätningsorgan 25, och till öppningen 24 i gavelväggen 23 är en rörledning 26 ansluten, som utgör en med en ventil 27 försedd tillförselkanal från en källa 28 för ett tryckmedium.

Avlastning av lagret 12 sker genom att ventilen 27 öppnas, och tryckmediet från källan 28 leds genom ledningen 26 via öppningen 24 och hålet 22 till det inre av kåpan 20, 21.

Det inströmmande tryckmediet utövar ett dynamiskt tryck mot kåpans 20, 21 inre så, att kåpan förskjuts till tätande anliggning mot gavelväggen 23 genom tätningsorganet 25.

Tryckkällan 28 åstadkommer i kåpans inre ett tryck Pl som är större än trycket P2 i kammaren 17. 10 15 20 25 30 521 443 , Tätningsorganet 25 är cirkulärt och bildar en sluten tätningslinje med en innesluten area, som är mindre än axeltappens 7 ändyta 29, såsom framgår av fig. 2, där tätningslinj ens diameter Dl är något mindre än axeltappens diameter och därmed även mindre än kåpans 20, 21 innerdiameter D2. Tryckmediet med trycket Pl utövar således en kraft dels mot kåpans innerväggar, så att kåpan pressas mot gavelväggen 23, dels mot axeltappens 7 ändyta 29, så att rotorn 1 trycks i riktning mot högtrycksändsektionen 5 under avlastning av lagret 12.

Axeltappen 7 roterar här i den icke roterande kåpan 20, 21, som är radiellt styrd till korrekt läge av axeltappen 7. När sedan ventilen 27 stängs sjunker trycket P1 i kåpans 20, 21 inre, varvid kåpans anliggning mot gavelväggen 23 upphör och trycket i kåpan blir lika med omgivningstrycket P2. Därvid börjar kåpan att rotera tillsammans med axeltappens 7 rotation, varvid all friktion och slitage på kåpan och axeltappen 7 upphör, såsom framgår av fig. 3. För att förhindra att den roterande kåpan 20, 21 stöter emot gavelväggen 23 kan dessa vara för- sedda med varandra repellerande, ringforrniga magnetorgan 30, 31, såsom visas i fig. 3.

Det cirkulära tätningsorganet 25 kan med fördel vara fast anordnat på gavelväggen 23 i stället för på kåpans bottenvägg 21, såsom visas i fig. 4. I ett sådant fall kan då med fördel tätningsorganet vara fastsatt på en bussning 42, som är anordnad iskruvbar utifrån i gavel- väggen 23, varigenom byte av ett slitet tätningsorgan 25 lätt kan utföras.

Uppfinningen är tillämpbar även i det fall en axeltapp 30 är förlängd och sträcker sig ut genom ett hål 31 med en axeltätning 32 i gavelväggen 23, såsom visas i fig. 5.

Om en tryckyta med samma area, som ändytan 29 hos axeltappen 7 uppvisar i fig. 2, skall erhållas vid utförandet enligt fig. 5 måste axeltappen 30 vara utförd med en diameter- ökning i form av en ansats 35, så att en axiellt projicerad, ringformig ändyta 29” erhålles med samma area som ändytan 29 i fig. 2. En kåpa 33 är på tidigare beskrivet sätt anordnad med fin passning på ansatsen 35. Gavelväggen 23 har en eller flera runt axeltätningen 32 anordnade öppningar 34 med rörledningar 36 till en icke visad källa för ett tryckrnedium. Kåpan 33 har en cylindrisk del 37 och en bottenvägg 38 med ett centrumhål 39 med tillräckligt stor diame- ter för att öppningen eller öppningama 34 skall utmynna i innanför centrumhålets 39 periferi.

Om uppfinningen avser eliminering av rattling skall på motsvarande sätt som beskri- vits ovan en kåpa 20, 21 vara anbringad på axeltappens 10 ände och öppningen 24 vara an- ordnad i intilliggande gavelvägg, såsom visas med punktstreckade linjer i fig. 1.

Uppfinningen är självfallet inte begränsad till de här visade och beskrivna utförings- exemplen utan kan modifieras på olika sätt inom ramen för den i patentkraven definierade 10 521 445 6 uppfinningen. Sålunda kan kåpan 20, 21 vara tillverkad med ett material på bottenväggens 21 utsida som är elastiskt och plant, så att tätningsfuriktionen ernås utan användning av ett sär- skilt tätningsorgan. Motsvarande gäller för gavelväggens 23 insida mitt för kåpan 20, 21.

Vidare kan naturligtvis även axeltappen 9 vara försedd med en avlastningsanordning enligt uppfinningen.

För att förhindra att den med axeltappen roterande kåpan 20, 21 eller 33 skall stöta mot gavelväggen 23, när trycket inuti kåpan är lika med trycket utanför densamma, kan gavel- väggen 23 och kåpans bottenvägg 21 respektive 38 vara försedda med var sin ringformad magnet 40, 41 så anordnade och magnetiserade att de repellerar varandra och således tillfälligt bidrager till att upprätthålla det avsedda mellanrummet mellan gavelväggen och kåpans bottenvägg, såsom visas i fig. 4.

Claims (8)

10 15 20 25 30 (IT PJ __; »b -!> CN Patentkrav

1. Skruvrotorrriaskin för komprimering eller expandering av ett arbetsmedium, om- fattande ett hus, i vilket åtminstone en med axeltappar (7, 8) försedd rotor (1) är innesluten i ett med en inloppsport (15) och en utloppsport (16) försett arbetsrum (3), som är avgränsat av en lågtrycksändsektion (4), en högtrycksändsektion (5) och en mellan dessa sig sträckande mantelsektion (6), vilka axeltappar (7, 8) sträcker sig in i lager (1 1, 12) anordnade i änd- sektionerna (4, 5), av vilka axeltappar åtminstone en (7) sträcker sig genom tillhörande änd- sektion (4) och uppvisar en axiellt projicerad tryckyta (29) i en avgränsad kammare (17), som innehåller organ för åstadkornmande av en axiell tryckkraft mot nämnda tryckyta (29), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda ena axeltapp (7) med fin passning är omsluten av en kåpa (20, 21) med väsentligen cirkulärcylindrisk utsida, och som är fritt anordnad i kam- maren (17) och har en yttre ände, som är tillsluten av en bottenvägg (21), i vars centrum ett hål (22) är anordnat, vilken kåpa är roterbart och axiellt förskjutbart lagrad på axeltappen en bestämd distans mellan ett första axiella läge med bottenväggen (21) belägen på ett avstånd från en gavelvägg (23) hos nämnda kammare (17) och ett andra axiella läge med bottenväggen (21) anliggande mot nämnda gavelvägg (23), varjämte en med en ventil (27) försedd till- förselkanal (26) från en källa (28) för ett tryckmedium är ansluten till en öppning (24) i gavel- väggen (23) mitt för nämnda bottenväggs centrumhål (22) för styrd tillförsel av tryckmediet till det inre av kåpan (20, 21) via hålet (22) i kåpans bottenvägg (21) för överföring av kåpan från det första axiella läget till det andra axiella läget under skapande av ett övertryck inuti kåpan (20, 21).

2. Skruvrotormaskin enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ett ringfonnigt tätningsorgan (25) är anordnat mellan nämnda gavelvägg (23) och kåpans mot gavelväggen riktade bottenväggyta (21), vilket tätningsorgan (25) bildar en cirkulär tätningslinje, med en diameter, som är mindre än diametern hos axeltappens (7) av kåpan (20, 37) omslutna del (7, 37).

3. Skruvrotormaskin enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att tätningsorganet (25) är fast anbragt på kåpans bottenvägg (21).

4. Skruvrotorrnaskin enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att tätningsorganet (25) är fast anbragt på nämnda gavelvägg (23). 5 10 15 521 44-5 S*

5. Skruvrotorrnaskin enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att tätningsorganet (25) är anbragt på en i gavelväggen (23) utifrån tätande införbar bussning (32), i vilken öppningen (24) för tryckmedietillförseln är anordnad.

6. Skruvrotormaskin enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att kåpans bottenvägg (21) invändigt är anordnad konvergerande mot kåpans centrumhål (22).

7. Skruvrotormaskin enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda gavelvägg (23) och bottenvägg (21) är försedda med varandra repellerande magnetorgan (40, 41).

8. Skmvrotormaskin enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att tryckmediet är olja och att nämnda tryckmediumkälla (28) är en till rotorrnaskinen ansluten olj eavskilj are.