BE1013944A3 - Watergeinjecteerde schroefcompressor. - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een watergeinjecteerde schroefcompressor, die een compressorelement (2) bevat met een behuizing (7) die een compressiekamer (8) begrenst waarin twee rotoren (9,10) opgesteld zijn die met behulp van astappen (13,14;15,16) in de behuizing (7) gelagerd zijn door middel van met water gesmeerde glijlagers (17) , een elektrische motor (3) die een behuizing (18) bezit, die aan de binnenzijde een stator (19) draagt die een rotor (21) met een rotoras (22) omringt. Een astap (13) van een van de rotoren (9) is rechtstreeks gekoppeld aan of vormt één stuk met de in het verlengde ervan gelegen rotoras (22) van de motor (3). De rotoras (22) van de motor (3) is gelagerd in minstens één watergesmeerd glijlager (23).

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    Watergeinjeceerde   schroefcompressor. 



  Deze   uitvinGing   heeft betrekking op een watergeinjecteerde schroefcompressor die een compressorelement bevat met een behuizing die een compressiekamer begrenst met daarin twee   roteren,   en een elektrische motor voor het aandrijven van het compressorelement. 



    Watergeinjecteerde   schroefcompressoren worden dikwijls verkozen boven oliegeinjecteerde of olievrije schroefcompressoren. 



  Bij   oliegeir. jecteerde   schroefcompressoren is de lucht die geproduceerd wordt immers niet olievrij. 



  Bij klassieke olievrije schroefcompressoren zonder injectie van smeervloeistof is het compressorgedeelte met de motor verbonden via een tandwielkast met oliesmering. De rotatiesnelheid van de rotoren ligt hier hoger. 



  Vergeleken met dergelijke klassieke olievrije schroefcompressor heeft een watergeinjecteerde schroefcompressor een aantal voordelen. Vooreerst kan een uitlaatdruk tot 15 bar worden verkregen in   een   trap in plaats van in twee of drie trappen. Daardoor kan de compressor goedkoper en compacter worden uitgevoerd. Ock kan, door de lagere werkingstemperatuur, genoegen worden genomen met 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 koelers die eenvcudiger zijn dan bij de klassieke olievrije schroefcompressoren. Bovendien heeft de watergeinjecteerde schroefcompressor een lagere geluidsproductie en een beter rendement. Omdat er geen olie of vet gebruikt wordt, is er bovendien geen extra onderhoud nodig en is hij milieuvriendelijker omdat er geen afval van olie of vet is. 



  Bij de watergeinjecteerde schroefcompressor wordt water geinjecteerd op de rotoren voor koeling, afdichting en smering van de rotoren, waarbij de mannelijke rotor de vrouwelijke rctor rechtstreeks aandrijft. 



  Het is duidelijk dat in deze aanvrage met "water" niet noodzakelijk 100 % zuiver water wordt bedoeld. Dit water kan additieven zoals anti-corrosiemiddelen en/of vriespuntverlagende stoffen bevatten. 



  Er wordt ook water   geinjecteerd   voor de smering van de glijlagers waarin de mannelijke en de vrouwelijke rotor door middel van astappen gelagerd zijn. 



  In de compressiekamer wordt de lucht samengeperst en samen met het water uitgedreven via een uitlaat. Het lucht-water mengsel wordt dan afgevoerd naar een   ketel/waterafscheider,   waar het grootste deel van het water afgescheiden wordt. Het water verzamelt zieh onderaan in de ketel en de perslucht wordt bovenaan afgevoerd. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  Het snelheidsbereik van een watergeinjecteerde schroefcompressor ligt hoger dan dat van een oliegelnjecteerde schroefcompressor, onder meer omwille van de lagere viscositeit en de hogere warmtecapaciteit van water. Indien een watergeinjecteerde schroefcompressor rechtstreeks zou worden aangedreven met een elektrische motor, zou deze motor dus sneller moeten draaien dan bij een oliegeinjecteerde schroefcompressor hetgeen problemen oplevert zowel voor de lagering van de motor als voor de koeling van de motor. 



  De huidige uitvinding heeft tot doel een watergeinjecteerde schroefcompressor aan te bieden die voornoemde problemen oplost en die een rechtstreekse aandrijving zonder tandwielkast toelaat, waardoor deze compacter en   kostengunstiger   wordt. 



  Hiertoe bestaat de uitvinding uit een watergeinjecteerde schroefcompressor, die een compressorelement bevat met een behuizing die een compressiekamer begrenst waarin een mannelijke rotor en een vrouwelijke rotor opgesteld zijn die met   behulp   van astappen in de behuizing gelagerd zijn door middel van met water gesmeerde glijlagers, een elektrische motor voor het aandrijven van voornoemd compressorelement, die een behuizing bezit, die aan de binnenzijde een stator draagt die een rotor met een rotoras omringt, een persleiding die op de compressiekamer aansluit, een ketel, die tevens een waterafscheider is, in de persleiding, en een waterterugvoer 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 tussen de ketel en de compressiekamer,

   waarvan het kenmerkende erin bestaat dat een astap van een van de rotoren rechtstreeks gekoppeld is aan of   een   stuk vormt met de in het verlengde ervan gelegen rotoras van de motor, en dat ook de rotoras van de motor gelagerd is in minstens   een   watergesmeerd glijlager. 



  Het feit dat de as van het compressorelement rechtstreeks gekoppeld is, dit wil zeggen zonder tandwieloverbrenging en dus met een   overbrengingsverhouding   van 1/1 of   een   stuk vormt met de in het verlengde ervan gelegen as van de motor heeft als voordeel dat een lager uitgespaard kan worden. 



  Ook de behuizing van de motor en de behuizing van het compressorelement zijn bij voorkeur tot   een   geheel gcintegreerd. 



  Uiteraard bestaat er gevaar dat water gebruikt voor de smering van de glijlagers in de binnenruimte van de behuizing van de motor terechtkomt en daar kortsluiting veroorzaakt. 



  Om dit te vermijden is in een uitvoeringsvorm de binnenruimte van de behuizing rond het geheel gevormd door de rotoras van de motor en de ermee verbonden astap aan de binnenzijde van elk van de aan weerszijden van de rotor gelegen glijlagers afgedicht door een lipafdichting die met haar vrij uiteinde naar het glijlager toe is gericht, terwijl de binnenruimte 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 van de behuizing van de motor met minstens   een   leiding in verbinding staat met een bron van spergas onder druk. 



  Deze bron is bij voorkeur de persleiding of de ketel, waarbij dan in de leiding tussen deze persleiding of ketel en de binnenruimte van de motor een waterafscheider en bij voorkeur ook een restrictor opgesteld zijn. 



  Wanneer de compressor in bedrijf is, worden de lipafdichtingen opgelicht, waardoor slijtage van deze lipafdichtingen   wordt vermeden.   Wanneer de compressor stilstaat, klemmen de lipafdichtingen rond de as van de motor, zodat de afdichting verzekerd blijft. 



  In een andere uitvoeringsvorm zijn de windingen van de stator en de rotor met een elektrisch isolerend materiaal, bijvoorbeeld siliconen, behandeld en zijn in plaats van afdichtingen   een   of meerdere draineerleidingen aangebracht aan de naar de rotor gekeerde zijde van elk van de watergeinjecteerde glijlagers die aan weerszijden van de rotor zijn gelegen. 



  In dit geval is een beperkte hoeveelheid vocht in het motorcompartiment toelaatbaar. Vochtige lucht die in de binnenruimte van de motor binnendringt of wordt ingeblazen verbetert de motorkoeling en het motorrendement. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



  Deze uitvoeringsvorm heeft als voordelen dat er minder onderdelen nodig zijn en de design dus eenvoudiger wordt. De lipafdichtingen zijn overbodig waardoor ook het onderhoud hiervan wegvalt en de motormantel niet meer van kanalen voor de koeling moet zijn voorzien. 



  Het met water gesmeerde glljlager van de rotoras van de motor is bij voorkeur via een leiding in verbinding met een bron van water die in het bijzonder door voornoemde waterterugvoer, in het bijzonder voornoemde   ketel/waterafscheider   daarin, is gevormd. 



  Door de watersmering van het glijlager van de rotoras van de motor wordt niet enkel een goede lagering maar ook een zekere koeling verwezenlijkt, maar bij voorkeur is de compressor voorzien van extra koelmiddelen om de stator te koelen. 



  In een uitvoeringsvorm bevatten deze koelmiddelen onder meer minstens   een   kanaal dat doorheen de behuizing aangebracht is en   verbonden' : "5   met een bron van water, in het bijzonder voornoemde waterterugvoer, inclusief de ketel/waterafscheider. 



  Zodoende is geen extra waterbron nodig. 



  Voornoemde koelmiddelen kunnen koelvinnen bevatten die op de behuizing van de motor zijn aangebracht. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een watergelnjecteerde schroefcompressor volgens de uitvinding beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een watergeinjecteerde schroefcompressor volgens de uitvinding weergeeft ; figuur 2 schematisch een watergeinjecteerde schroefcompressor analoog dan deze van   figuur l   weergeeft, maar met betrekking tot een andere uitvoeringsvorm. 



  De watergeinjecteerde schroefcompressor 1 weergegeven in figuur 1, bestaat in hoofdzaak uit een watergeinjecteerd compressorelement 2, een elektrische motor 3, een persleiding   4,   die aansluit op het compressorelement 2, een ketel 5 die tevens een waterafscheider vormt in de persleiding 4 en een waterterugvoer 6 tussen de ketel 5 en het compressorelement 2. 



  Het compressorelement 2 bevat voornamelijk een behuizing 7 waarbinnen zieh de compressiekamer 8 bevindt en twee daarin gelegen en in elkaar grijpende schroefvormige rotoren, namelijk een mannelijke rotor 9 en een vrouwelijke rotor 10. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 



  De behuizing 7 is voorzien van een luchtinlaat 11, waarop een niet weergegeven inlaatleiding aansluit en een luchtuitlaat 12 waarop de persleiding 4 aansluit. 



  Beide rotoren 9 en 10 zijn voorzien van astappen 13 en 14, respectievelijk 15 en 16, die in de behuizing 7 zijn gelagerd door middel van   war. ergesmeerde   glijlagers 17. 



  De motor 3 is in hoofdzaak opgebouwd uit een behuizing 18 op de binnenkant waarvan een stator 19 bevestigd is, die een gesloten binnenruimte 20 begrenst waarbinnen zich een rotor 21 bevindt die een rotoras 22 bezit. 



  De motor 3 is rechtstreeks verbonden met het compressorelement 2. Dit betekent dat de rotoras 22 van de motor 3 rechtstreeks vastgemaakt is aan de astap 13 van de mannelijke rotor 9, bijvoorbeeld door een conisch uiteinde dat in een conische uitholling past en door een pen daarin vastgehouden is. Theoretisch kunnen de rotoras 22 en de astap 13   een   stuk vormen, maar dit is niet praktisch voor de opbouw van de compressor. 



  Hierdoor moet de rotoras 22 slechts op haar het verst van het compressorelement 2 verwijderde uiteinde in de behuizing 18 worden gelagerd, namelijk met een watergesmeerd glijlager 23. 



  De met water gesmeerde glijlagers 17 en 23 zijn voorzien van waterinjectiepunten 24 die door middel van aftakkingen 25 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 aansluiten op de waterterugvoer 6 die de onderkant van de keel 5 in verbinding stelt met een aantal injectiepunten 26 die op de compressiekamer 8   uitgeven   en de injectie van water in de compressiekamer 8 verzorgen. 



  Deze waterterugvoer 6 strckt zieh uit doorheen de behuizing 18 die daartoe van een aantal met elkaar verbonden karalen 27 is voorzien. 



  Via een inlaat 28 staan deze kanalen 27 in verbinding met de ketel 5 en via een uitlaat 29 sluiten ze aan op de injectiepunten 26 en via de aftakkingen 25 op de injectiepunten 24. Tussen de ketel 5 en de inlaat 28 zijn in de waterterugvoer 6 achtereenvolgens een koeler 30 en een waterfilter 31 aangebracht. 



  Om te beletten dat water in de binnenruimte 20 binnendringt, is de gemeenschappelijke as qevormd door de astap 13 en de rotoras 22, op beide   uiteinden   van de behuizing 18, omringd door een lipafdichting 32 die in de behuizing 18 bevestigd is en met haar vrij uiteinde van de binnenruimte 20 weg gericht 
 EMI9.1 
 is. 



  De binnenruimte 20 staat via twee ingangen 33 en daarop aansluitende leidingen 34 die overgaan   in een.   gemeenschappelijke leiding 35 aan op de bovenkant van de ketel 5. In de leiding 35 zijn een waterafscheider 36 en een restrictor 37 aangebracht. 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 



  Op de ruimten 38 tussen elke lipafdichting 32 en de ertegenover gelegen glljlager 17 sluit een afvoerleiding 39 voor leklucht er water van het glijlager 17 aan die uitgeeft op de compressiekaner 3, aan de inlaatzijde. 



  Bij rormale werking drijft de motor 3 de mannelijke rotor 9 van het compressorelement 2 rechtstreeks aan. De vrouwelijke rotor 10, die daarmee ingrijpt, draait dan in de omgekeerde zin mee. Hierdoor wordt er lucht via de luchtinlaat 11 aangezogen naar de compressiekamer 8 en samengeperst. De samengeperste   lunche   verlaat, samen met water geinjecteerd via de waterinjectiepunten 26 voor het smeren en koelen van de rotoren 9 en 10, en water afkomstig van de glijlagers 17 via de leidingen 39, de compressiekamer 8 via de luchtuitlaat 12. 



  Dit mengsel van samengeperste lucht en smeerwater wordt via de persleiding 4 naar de ketel 5 geperst, waar het water grotendeels wordt afgescheiden en via de waterterugvoer 6 terug naar de compressiekamer 8 gestuurd. 
 EMI10.1 
 



  Dit water stroomt doorheen de kanalen 27 en kcelt alzo de stator 19. 



  Een gedeelte van dit water stroomt via de aftakkingen 25 naar de glijlagers 17 en het glijlager 23, die daardoor gesmeerd en gekoeld worden. 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 



  Via de leid-ngen 34 en 35 wordt sperlucht onder druk in de binnenruimte 20 gevoerd. 



  Doordat lucht onder druk uit de ketel 5 in de binnenruimte 20 wordt gebracht, komt deze op een overdruk waardoor de lipafdichtingen 32 een weinig opgelicht worden en er geen slijtage van deze lipafdichtingen 32 is. Wanneer de compressor stilstaat en de druk in de ketel 5 en dus ook in de binnenruimte 20 gedaald is   tot bijna   de   atmosferische,   worden de lipafdichtingen 32 niet meer opgelicht maar sluiten ze tegen de combinatie van de astap 13 en de rotoras 22 aan. 



  Lucht die via de lipafdichting 32 lekt naar het glijlager 17 toe wordt samen met water van de glijlagers 17 via de afvoerleiding 39 naar de compressiekamer 8 afgevoerd. 



  De restrictor 37 zorgt ervoor dat de sperlucht in de leiding 35 expandeert, wat ervoor zorgt dat de relatieve vochtigheid daarvan vermindert. Vermits de temperatuur in de motor 3 steeds relatief hoog is, zal de relatieve vochtigheid nog meer verminderen, zodat de resterende waterdamp in de lucht niet gene-igd is tot condenseren. 



  Alhoewel in de hier beschreven uitvoeringsvorm het water om de diverse glijlagers 17 en 23 en rotoren 9 en 10 te smeren over de stator 19 stroomt, kan de stator 19 met een afzonderlijk watercircuit worden gekoeld. 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 



  Eveneens is het, in het kader van de uitvinding, mogelijk dat de sperlucnt die aan ce binnerruimte 20 wordt toegevoerd afkomstig is van een externe bron in plaats van, zoals in de hier beschreven uitvoeringsvorm, van het compressorelement 2 zelf. 



  De uitvoeringsvorm volgens figuur 2 verschilt in hoofdzaak van de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm doordat voornoemde middelen om de stator 19 te koelen geen kanalen bevatten maar daarentegen koe-vinnen 40 die zich aan de buitenkant van de behuizing 18 bevinden, en doordat de lipafdichtingen 32 in de motor 3 en de aansluiting van de binnenruimte 20 op de ketel 5 weggelaten zijn terwijl de windingen van de stator 19 en de rotor 21 met een elektrisch isolerend materiaal, bijvoorbeeld siliconen, behandeld zijn tegen vocht en de behuizing 18 onderaan van draineeropeningen 41 voorzien is. 



  Door het isolerend materiaal, bijvoorbeeld de siliconen, is een beperkte hoeveelheid vocht in het binnenruimte 20 toelaatbaar. 



  Leklucht die langs het glijlager 17 rond de astap 13 van het compressorelement 2 in de binnenruimte 20 stroomt, is vochtige lucht maar deze binnenruimte kan ook aangesloten zijn op een bron voor extra lucht die vochtig is, bijvoorbeeld aangesloten zijn op de persleiding 4 stroomopwaarts van de ketel 5. 

 <Desc/Clms Page number 13> 

 



  De vochtige lucht bevordert het koelen van de motor 3-Water dat in de binnenruimte 20 binnenkomt, wordt via de draineeropeningen 41 afgevoerd. 



  In beide uitvoeringsvormen is er geen tandwieloverbrenging tussen de motor 3 en het compressorelement 2 en zijn de behuizingen 7 en 18 tot     n geheel geintegreerd.   In het totaal zijn slechts drie lagers nodig voor de rotoras 22 en de astappen 13 en 14 van de rotor 9. Hierdoor is het geheel relatief   compact en kostengÜnstig.   



  De warrrte die door de hoge snelheid van de motor 3 wordt geproduceerd, kan door de hiervoor beschreven middelen om te koelen worden afgevoerd. 



  De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuur weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke watergeinjecteerde schroefcompressor kan in verschillende vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (1)

1. Conclusies.

   1.-Watergeinjecteerde schroefcompressor, die een compressorelement (2) bevat met een behuizing (7) die een compressiekamer (8) begrenst waarin een mannelijke rotor (9) EMI14.1 en een vrouwelijke zijn die met behulp van astappen (13, in de behuizing (7) gelagerd zijn door middel van met water gesmeerde glijlagers (17), een elektrische motor (3) voor het aandrijven van voornoemd compressorelement (2), die een behuizlng (18) bezit, die aan de binnenzijde een stator (19) draagt die een rotor (21) met een rotoras (22) omringt, een persleiding (4) die op de compressiekamer aansluit (8), een ketel (5), die tevens een waterafscheider is, in de persleiding (4), en een waterterugvoer (6) tussen de ketel (5) en de compressiekamer (8), daardoor gekenmerkt dat een astap (13) van een van de rotoren (9)

   rechtstreeks gekoppeld is aan of een stuk vormt met de in het verlengde ervan gelegen rotoras (22) van de motor (3), en dat ook de rotoras (22) van de motor (3) gelagerd is in minstens een watergesmeerd glijlager (23).

   2. - Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de rotoras (22) van de motor (3) in een enkel glijlager (23), aan haar van het compressorelement (2) afgekeerde uiteinde, gelagerd is. <Desc/Clms Page number 15>

   3.- Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de behuizing (18) van de motor (3) en de behuizing (7) van het compressorelement (2 ; tot een geheel geintcgreerd zijn.

   4. - Wa tergeïnj ecteerde schroefcompressor volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de binnenruimte (20) van de behuizing (18) rond het geheel gevormd door de rotoras (22) van de motor (3, en de ermee verboncen astap (13) aan de binnenzijde van elk van de aan weerszijden van de rotor (21) gelegen glijlagers (17, 23) afgedicht is door een lipafdichting (32) die met haar vrij uiteinde naar het gli llager (17, 23) toe is gericht, terwijl de binnenruimte (20) van de behuizing (18) van de motor (3) met minstens een leiding (34, 35) in verbinding staat met een bron van spergas onder druk (4, 5).

   5.-Watergeinjecteerde compressor volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat deze bron van spergas (4, 5) de persleiding (4) of de ketel (5) is, waarbij dan in de leiding (34, 35) tussen deze persleiding (4) of ketel (5) en de binnenruimte (20) van de behuizing (18) van de motor (3) een waterafscheider (36) en bij voorkeur ook een restrictor (37) opgesteld zijn.

   6. - Watergeïnj ecteerde schroefcompressor volgens een van de conclusies 1 tot 3, daardoor gekenmerkt dat de windingen van de stator (19) en de rotor (21) van de motor (3) met een <Desc/Clms Page number 16> elektrisch isolerend materiaal, bij voorbeeld siliconen, behandeld zijn.

   7. - Waterqein]ecteerde schroe : compressor volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat een of meerdere afvoerleidingen (39) voor gas zijn aangebracht aan de naar de rotor (21) cekeerde zijde van elk van de watergeinjecteerde glijlagers (17, 23) die aan weerzijden van de rotor (21) van de motor (3) zijn gelegen.

   8.- Watergeinjecteerde schrGefcompressor volgens corclusie 6 of 7, daardoor gekenmerkt dat de behuizing (18) van de motor (3) van minstens een draineeropening (41) voor water is voorzien.

   9.-Watergeinjecteerde schroefcompressor volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat het met water gesmeerde glijlager (23) van de rotoras (22) van de motor (3) via een leiding (25) in verbinding staat met een bron van water (4-5).

   10. - Watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat het met water gesmeerde glijlager (23) van de rotoras (22) van de motor (3) via een leiding (25) in verbinding staat met de waterterugvoer (6), in het bijzonder dc ketel (5) daarin. <Desc/Clms Page number 17> 11. - Watergelnjecteerde schroefcompressor volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat hij voorzien is var. extra koelmiddelen (27, 40) om de stator (19) te koelen.

   12.- watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat de koelmiddelen (27, 40) om de stator (19) te koelen minstens een kanaal (27) bevatten dat doorheen de behuizing (18) van de motor (3) aangebracht is en dat verbcnden is met een bron van water (4, 5 ;. EMI17.1

   13.- 12, daardoor gekenmerkt dat het kanaal (27) verbonden is met de waterterugvoer (6) of de ketel (5).

   14. volgens conclusie 1-, daardoor gekenmerkt dat de koelmiddelen (27, om de Watergelnjecteerde schroetcompressor volgens conclusiestator (19) te koelen koelvinnen (40) bevatten die op de behuizing (18) van de motor (3) zijn aangebracht.