SE535608C2 - Kompressor med lågfriktionstätning - Google Patents

Description

40 45 50 55 60 65 70 535 B08 I en utföringsform av uppfinningen är ringelementet försedd med slitsar för att ta emot tätningsvingar 3, 3al-2, 3b1-2, 3c1-2, 3dl-2, i andra förkroppsligader, 23, 24 går tätningsvingama åtminstone delvis runt ringelementet; i varje utföringsforrn sträcker tätningsvingama sig i huvudsak parallell med planet av ringelementetet, och tätningsvingama är fixerad til tätningshållartappor 16bdl-2, 16ac1-2 som i huvudsak sträcker sig mot rotationsaxeln och passera drivslitsar 11a1-Z, l1bl-2 i minst ett kulaelement 8, 9, 20 arrangerad kring centrum av kompressorn. Drivslitsame stränckar sig i huvudsak parallellt med rotationsaxeln.

Styrning av tätningsvingama på detta sätt med hjälp av drivslitsarne, placerar tätningsvingama i en önskad (de facto fast) avstånd till de motsvarande tvärgående vinge och anpassar på ett fördelaktigt sätt tätningsvingama mot den tvärgående vinga, fördelaktigt begränsande slitage på tätningsvingama och minskande friktionen som orsakas av tätningsvingama järniört med lösningar kända i konsten.

I ett fördelaktigt fórkroppsligande, är minst ett kulaelement 8, 18, 19 försedd med en i huvudsak sfárisk innervägg och tätningshållartappor är försedda med skjutreglage 17, 17a1-2, l7bl -2, 17cl-2, l7c1-2 styrad av kulan 18, 19 utrustade med guidor 22a-d och därigenom säkerställande att tätningshållartappome och därför tätningsvingama hålls i huvudsak i planet av ringelementetet 2 i huvudsak säckertställande att den relativa rörelsen mellan tätningsvingama och ringelementen 2a-d är friktionsfri. Sade skjutreglage kan, om utrustad med en i huvudsak sfárisk yta vändt imot den sfáriska irmerväggen av kulan 18, 19, dublera som fluid- och / eller smörjmedelstätningar . I det senare fallet sättar skj utreglagen i huvudsak inte press på ytan mot vilka de tätar, samtidigt som de ger tillräcklig tätning och möjliggör förflyttning av delar.

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

Kort beskrivning av ritningarna Fig. l visar, rakt från sidan, inre delar av kompressom vid en första rotationsvinkel 75 80 85 90 95 100 105 535 608 3 Fig. 2 visar, från en vinkel något över från sidan, inre delar av kompressorn vid den forsta rotationsvinkel Fig. 3 visar, rakt från sidan, inre delar av kompressom vid en andra rotationsvinkel Fig. 4 visar, från en vinkel något över från sidan, inre delar av kompressom vid den andra rotationsvinkel Fig. 5 visar, rakt från sidan, inre delar av kompressorn vid en tredje rotationsvinkel Fig. 6 visar, från en vinkel något över från sidan, inre delar av kompressom vid tredje rotationsvinkel Fig. 7 visar en tapdrivring Fig. 8 visar en vingdrivkula Fig. 9 visar de inre delarna med ett ringelement som sett rakt från sidan och visar också ett uttryck för ringdrivkulan Fig. 10 visar de inre delar med ringelementetet sedd från en vinkel något över från sidan Fig. 11 visar ett uttryck för inre delar med skiljevingar och utan ringelementetet Fig. 12 visar inre delar med skiljevingar och ringelementetet Fig. 13 visar kompressorhöljet Fig. 14 visar kompressorhöljet och inre delar i tvärsnitt Fig. 15 visar ringelementet med en första förkroppsligande av tätningsvingama Fig. 16 visar ringelementetet med ett andra fórkroppsligande av tätningsvingarna, ringdrivkulan och tapdrivkulan 110 115 120 125 130 135 140 535 508 11* Fig. 17 visar en detaljerad bild av den centrala delen av kompressom, inklusive tätningstappor, ringdrivkulan och tapdrivkulan Fig. 18 visar en altemativ förkroppsligande av tätningsvingarna Fig. 19 visar ytterligare en alternativ förkroppsligande av tätningsvingarna Beskrivning av önskade utföringsformer Figurema 1-6 visar de inre delama av kompressor enligt uppfinningen i tre roterade steg, åtskilda av en rotationsvinkel på 30 °. F igurema syftar till att förklara den funktionella grunden för kompressom, och det yttre höljet och andra detaljer har eliminerats från figurema för att förenkla.

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

För cirkulärt symmetriska element är rotationsvinkel svårt att determinera visuellt, så rotationsvinkelsindikatorer 1 har lagts till figuroma. Dessa representerar uppenbarligen inte fysiska element.

Fig. 1 visar, rakt från sidan, kompressoms inre delar vid en första rotationsvinkel. Varje visad del i figuren roterar därsom axeln 6 roterar, vilket indikeras av pilen längst ner i figuren. 4a-b, Sa-b roterar om axeln 6, medans axeln 7 roterar, i en vinkel som kan skilja sig från noll, i förhållande till axeln 6. Axeln 7 är i alla figuror 1-6 inställd på en fast vinkel i förhållande till axel 6. Axeln 7 kan ställas in på en arman vinkel, vilket ger en annan grad av komprimering än den som gjorts i figuroma 1-6.

Axeln 6 sträcker sig uppåt till vingdrivkulan 8, som bara är delvis synlig i centrum för de illustrerade objektame. Vingdrivkulan 8 är, i den förkroppsligande som visas i figur 9 till 12, direkt eller indirekt mekaniskt anslutat till alla andra delar som visas i respektive figuror och driver ringkulan, inte visat, via tappor, eller kan, i en förkroppsligande visad i figuror 1 till 6 och 16, 17, selv vara direkt eller indirekt driven av tapdrivkulan, i vilket fall vingdrivkulan 145 150 155 160 165 170 175 535 608 med fördel integreras med avgränsarevingarna som inom kort kommer att beskrivas och som axeln 6 roterar, roterar de övriga delarna med det.

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

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

Var och en av fyra fack som avgränsas av de sex avgränsarevingarna är vidare indelade i totalt åtta fack av ett ringelement 2, som i sin tur består av ett antal komponenter, som beskrivs nedan. Ringelementet 2 är ytterligare i huvudsak formad som en cirkulär skiva, med fyra slitsar modtagande envar av de fyra tvärgående avgränsarevingar. För att uppnå lulttäthet, är ringelementet försett med tätningsvingar 3 arrangerad i omedelbar närhet av varje tvärgående avgränsarevinga, och dessa kommer att diskuteras mer i detalj nedan.

Ringelementet har sitt centrum på avgränsarevingarnas roterande axel, men är arrangerad med sin axel forskjuten från denna axeln. Detta innebär att som de inre delama av kompressom 180 185 190 195 200 205 210 535 608 roterar, ökas eller minskas (i de fall där oiïset skiljer sig från noll) volymet av varje av de åtta fack . Det innebär att fluíd som kommer in en av de åtta fack ved en rotationsvinkel, bestämd av det icke-illustrerade hölje som beskrivs nedan, finns kvar i det facket som kompressom roterar. fackets volum minskar sedan eller ökar när kompressom roterar, vilket leder till kompression eller dekomprimering av iluid, som bestämd av ringelementetet. iluiden lämnar sedan kompressorn genom en utgång i höljet, vilket ger den avsedda kompression eller dekompression.

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

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

Från denna vy är ett förkroppsligande av ringdrivkulan 19, fastnad till axeln 7 och arrangerad inuti vingdrivkulan 8, i detta fórkroppsligande integrerat med och i huvudsak ersättat av avgränsarevingarna, även synlig.

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

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

I kompressom enligt uppfinningen är dock tätningsvingama 3, 23, 24 arrangerade mot de tvärgående avgränsarevingariia utan att applikera någon krañ mellan tätningsvingarna och de tvärgående avgränsarevingama, med hjälp av en innovativ lösning som beskrivs i detalj nedan.

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

Båda är ihåliga sfárer, med en genomboring sträckande sig genom centrum av varje boll. 2l5 220 225 230 235 240 245 535 608 7 De genomgående hållama definierar en central axel för varje bollar, och två par av slitsar utökar parallellt med den centrala axeln på båda kuloma.

I det presenterade förkroppsligande, är det första sättet beståande av fyra bredare tappslitsar IOa-b placerade med en inbördes avstand på nittio grader mellan hinarman följande slitsar runt kulorna och är avsedda att få fyra tapphållare till ringelementetet med vilka ringelementetet I detta rörkroppsligande drivs . Den andra gruppen av fyra par smalare drivslitsar llal-2, llbl-2 är i det presenterade förkroppsligandet också placerade I en avstand av nittio grader mellan hinarman följande par, men det andra sätt av slitsar är försatt med essentiellt 45 grador i förhållande till det första sättet, med jämn avstånden mellan varje slits eller varje par slitsar.

Den andra sätt av par av slitsar är i den nuvarande törkroppsligande arrangerad för att ta emot åtta hållartappor för tätningsvingama.

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

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

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

De drivande slitsar llal-2, llbl -2 tillåter tätningsvingarna att flytta sig upp och ner med ringelementen och kontrolleraden den relativa rotationsvinkeln mellan tätningsvingar och de tvärgående avgränsarevingar och transmitterar den nödvändige kraft för att driva tätningshållaretappoma, övervinna (smord) friktion mellan sade tätninghållaretappor och tapdrivkulan. Tätningshållaretapporna är avsedda för att hålla tätningsvingarna i omedelbar närhet av, eller mot de tvärgående avgränsarevingar, utan att tillämpa någon kraft mellan dem.

Detta uppnås oberoende av hur ringdrivkulan är vinklad i förhållande till vingdrivarekulan, och genom ett helt varv av kompressom. Dessutom cancellerar tappoma effektivt de centripetala 250 255 260 265 270 275 280 535 608 kraft som verkar på varje par av tätning vingar, och därigenom undvikas friktion mellan tätningsvingar och det yttre höljet Fig. 9 visar de inre delar med ringelementetet sett rakt från sidan, och figur. 10 visar de inre delar med ringelementetet sedd från en vinkel något över från sidan. l fi g. 10 i synnerhet illustreras tydligt hur, i detta förkroppsligande, ringelementen är försedda med hållaretappor l2a-b sträckande sig från ringarna till slitsama i ringelementetet.

Som visas i figur. 1 till och med 6 och figuror 16 och 17, kan ringelementen, i ett armad förkroppsligande, enkelt integreras och anslutas direkt till axeln 6, i vilken förkroppsligande vingdrivarkulan i huvudsak kan elimineras och ett homokinetisk led (till exempel Rzeppa) kan användas lör att överföra vridmoment mellan tapdrivkulan och ringdrivkulan 19, som framgår av figurorna 16 och 17, i vilket fall ringelementslitsama l0a-b blir överflödiga.

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

Fig. 11 visar de inre delar med avgränsarevingar och med ringelementetet borttagen för tydlighetens skull. Avgränsarevingama är i detta förkroppsli gande, lufitätt fastnad till ett vingdrivarkulan, med varje tvärgående avgränsarevinga ordnad längs strängen för drivarkulan som sträcker sig mellan varje slits i paren av tätningsslitsar.

Fig. 12 visar de inre delar med avgränsarevingar och ringelementetet. Återigen år det illustrerad hur ringelementeten och avgränsarevingama, i samband med vingendrivarkulan och det icke illustrerade yttre hölje, definierar åtta fack som ökar eller minskar i volym när kompressom roterar.

Figuren visar också hur slitsarna i ringelementet, emottagande tätningsvingarna, är tillräckligt djupt för att ta emot i stort sett hela bredden av tätningsvingarna, men drivslitsama placerar 285 290 295 300 305 310 315 535 G08 tätningsvingama så att de sträcker sig ut från slitsoma, uppnåande en lufität tätning.

Fi g. 13 visar kompressorhöljet 13, som omger de inre delama av kompressom och uppnåande (i det angivna förkroppsligandet) åtta begränsade, helt slutna, fack som utför själva pumpningen eller komprimeringsprocessen. Förkapslingen är försedd med ingångs öppningar 14 och öppningar ut 15, genom vilka fluid trängar in i och ut ur kompressom.

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

Fig. 15 visar ringelementama med ett förkroppsligande av tätningsvingama 3a1-2, 3b1-2 med bifogade kranar tätningshållaretappor 16bd1 -2, 16acl-Z. Varje tätningsvinge är kopplad till en motsvarande tätningsvinge på motsatt sida av kompressorn, så att tätning vingen 3a1 är ansluten till tätning vinge 3cl med tätningshållaretappan 16acl, och motsvarande för varje par av motsatt placerade tätningsvingar.

För varje par tätningsvingar, så som paret 3a1-2, löper den respektiva tätningshållaretapp 16acl -2 parallellt med tätningshållaretappan på tätningsvingaparet 3cl-2 på motsatt sida av centrum. Detta skulle ha inneburit att ett parallellt par tätningshållaretappor skulle kryssa ett annat par tätningshållaretappor i centrum, men tätningshållaretappoma är böjda nära centrum och därigenom böjd uppåt och nedåt, respektive, i figuren. Detta böjande nära centrum eliminerar korsningsproblem som annars skulle ha inträffat.

Fig. 16 visar ett andra förkroppsligande av ringelementarna, tätningsvingama, ringdrivkulan 19 och tapdrivkulan 20.

I det föregående förkroppsligande var tätningsvingama skuggade för enkel identifiering, medan figurarna 16-17 visar andra föremål än tätningsvingama som streckade. Det andra förkroppsligande skiljer sig från det första förkroppsligande i att åtta skjutreglage 17al-2, l7bl -2, l7cl-2, l7dl-2 styror tätningshållaretappoma via guidor 22a-d i ringdrivkulan 19 och i att ringdrivkulan är integrerad med ringelementen 21 och att avgränsarevingarna är integrerade och direkt anslutna till axeln 6, I praktiken eliminerande vingdrivkulan. Ett homokinetisk led (till exempel ett Rzeppa led) kan användas för att överföra vridmoment mellan tapdrivkulan 20 och ringdrivkulan, kuloma i Rzeppa stil placerad i spåren 21. 320 325 330 335 340 345 350 5 3 5 G O 8 / 0 Fig. 17 visar en detaljerad bild av ett förkroppsligande för den centrala delen av kompressom.

Nära korsningen mellan tätningsvingarna och tätningshållaretapporna, är skjutreglage 17a1-Z, 17bl-2, 17c1-2, 17d1-2 illustrerad närmare. Sade reglage kan vara begränsad av guidor 22a-d i ringdrivkulan 19, vilket säkerställer att tätningshållartappoma och därmed tätningsvingarna hålls i huvudsak i planet av ringelementetet, 2, i huvudsak görande den relativa lokala rörelse mellan tätningsvingarna och ringelementvingarna 2a-d friktionsfri. Sade reglage kan, om utrustad med i huvudsak sfäñska ytor som vetter mot den sfäriska innerväggen av vingdrivarkulan, dubblera som smörjmedel- och/ eller fluidtätningar i vilket fall reglagen, eftersom de roterar runt centrum av kompressom, röra sig längs ringdrivkulans innervägg och anpassas därimot, oavsett i vilket läge tätningsvingar är i förhållande till de tvärgående avgränsarevingarna. Återigen innebär detta att i huvudsak ingen krafi läggs på reglagen mot innerväggen av ringdrivkulan, minskande slitage och friktion. Om tillräckligt anpassning sker, kan smörjmedel- och/ eller fluidtäthet uppnås. I applikationer med tillräckligt små belastningar på tätningshållaretappoma blir det möjligt att använda de beskrivna delarna av kompressom helt utan fluidsmörjning och alla nödvändiga Smörjning kan erhållas via fast Smörjmedel, såsom exempelvis PTFE.

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

Fig. 19 visar ytterligare en altemativ förkroppsligande av tätningsvingama där tätningsvingarna svapar runt ringelementet i mindre grad än i figur 18, igen istället för att tränga in i ringelementet genom slitsar. 1 beskrivningen ovan använd ordet "kompressor" som en generell beteckning och med "kompressor" menas en kompressor, en pump som används för att öka tryck, en pump som används för at minska tryck eller annan liknande maskin.

Claims (1)

1. 355 360 365 370 375 380 385 Krav U 3 Ü Q 535 608 /I En kompressor består av en roterbar del innesluten i ett hölje (13) med in- (14) och utlopp för fluid (15), där en del är roterbar kring en första rotationsaxel, och där sagde del består av minst en tvärgående vinge (4a-b), den inneslutna volymen är indelad av ett roterbart ringelement (2) som kan vara i princip platt och som är roterbart kring en andra rotationsaxel och som sträcker sig mellan närliggande tvärgáende vingar och som är försedd med medel (7, 18, 19 ) för att ordna ringelementet med dess normal i vinkel mot den första rotationsaxeln, och där ringelementetet är försedd med slitsar för att ta emot minst en tvärgående vinge kännetecknad av att ringelementet i en utföringsforrn av uppfinningen är försett med andra slitsar för att ta emot tätningsvingar (3, 3al-2, 3bl-2, 3c1-2, 3dl-2), medan tätningsvingarna i andra utföringsfonner (23, 24) av uppfinningen åtminstone delvis sveper sig runt ringelementet; i varje uttöringsfonn av uppfinningen sträcker tätningsvingama sig i huvudsak parallellt med ringelementetet och tätningsvingarna är fástad till tätningshållaretappar (16bdl -2, l6acl-2) som sträcker sig i huvudsak mot mitten av kompressom och passerar genom drivslitsar (1 lal-2 , llbl-2) i minst ett kulelement (8, 9, 20) arrangerat runt kompressorns centrum, där de drivande slitsarna sträcker sig i huvudsak parallellt med sagde kulelements rotationsaxel och därmed i huvudsak parallellt med de tvärgående vingarna. En kompressor enligt krav 1, kännetecknad av att tätningsvingama är ordnade i par med varje pars tätningsvingar liggande på i huvudsak motsatta sidor av den andra rotationsaxeln, och där ett sånt par tätningsvingar är förbundna med en tätningshållaretapp. En kompressor enligt krav 2, kännetecknad av att minst en tätningshållaretapp är försedd med en central del anordnad huvudsakligen i den andra rotationsaxelns riktning. En kompressor i enlighet med någon av föregående krav, kännetecknar! av att minst ett kulelement (18, 19) är försett med en i huvudsak sfärisk innervägg, och av att tätningshållaretappama är försedda med guidade skjutreglage (17, l7a1- 2, 17b1-2, l7e1-2, 17dl-2), och där guider (22a-d) begränsar reglagen och därmed tätningsvingama till begränsad rörlighet i huvudsak i ringelementets plan (2), vilket 390 395 400 405 410 415 420 535 608 /Z säkerställer en nästan friktionsfri lokal rörelse av tätningsvingama i förhållande till ringelementetet. 5) En kompressor i enlighet med någon av föregående krav, kännetecknad av att de medel (7, 18, 19) för att ordna ringelementet med dess nonnal i vinkel mot den första rotationsaxeln anordnas så att vinkeln kan ändras.