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Schraubenradmaschine
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der ersten Druckstufe trotz der Erwärmung des Mediums bei der Kompression keine wesentliche Beschränkung in der Wahl desVerdichtungsgrades besteht. Ferner ist auch keine Synchronisiereinrichtung zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Rotor erforderlich, weil die einzelnen Rotorelemente des an- getriebenen Rotors in ihrer Winkellage relativ zueinander verstellbar sind und damit eine Anpassung an den treibenden Rotor ermöglichen. Durch die Einführung einer kühlenden und dichtenden Flüssigkeit werden auch gröbere Passungen sowie eine freizügigere Wahl des Rotorwerkstoffes zulässig, was eine bedeutend billigere Herstellung ermöglicht.
Die erfindungsgemässe Bauweise von stufenweise arbeitenden Kompressoren bietet ferner gegenüber den älterenBauweisen insofern wesentliche Vorteile, als die Abschnitte der einzelnen Rotoren untereinander gleich profiliert und in der Werkstatt in einfachster Weise bearbeitet werden können.
ImRahmen der Erfindung müssen die zusammenwirkenden Rotorabschnitte der einzelnen Stufen nicht mehr eine einstückige Einheit bilden, vielmehr können die Rotoren aus getrennten Abschnitten aufgebaut werden ; durch Anwendung einer geeigneten mechanischen Kupplung können sodann diese Rotorabschnitte untereinander verbunden werden.
Die bereits beschriebenen und weitere Merkmale der Erfindung sowie deren Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung erkennbar. Die darg3SteU- ten Ausführungsbeispiele lassen aber im Rahmen der Erfindung noch verschiedene Abwandlungen zu.
In derZeichnung zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässeSchraubenradmaschine, die mit einemSynchronisiergetriebe ausgestattet ist, die Fig. 2 und 3 zeigen im Längsschnitt zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung ; Fig. 4 stellt im Längsschnitt eine dem Beispiel nach Fig. 3 ähnliche Variante dar ; Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, gesehen in Rich- tung der Pfeile 5-5 in Fig. 4 ; Fig. 6 stellt schliesslich eineDetailansicht einer gegenüber der Ausführung nach Fig. 5 etwas abgeänderten Bauweise dar.
Beim Ausführungsbeispiel nachFig. l ist ebenso wie bei allen folgendenBeispielen angenommen, dass die erfindungsgemässeSchraubenradmaschine als Kompressor arbeitet ; die Anwendbarkeit der Erfindung ist aber nicht auf diesen Fall beschränkt, sondern auch bei Expansionsmaschinen gegeben.
DieSchraubenradmaschine nachFig. l hat ein Gehäuse 10 mit einem Mantel 12 und Seitenplatten 14 und 16, welche die beidenEndenderMaschine abschliessen. Beim dargestelltenBeispiel bildet die Schraubenradmaschine einen zweistufigen Kompressor, der mit zweistufigen Sätzen von männlichen und weiblichen Rotoren 18, 20 bzw. 22, 24 ausgestattet ist. Das Gehäuse 10 der Maschine bildet eine aus einem Stuck mit dem Mantel 12 gefertigte Zwischenwand 26, welche die Rotorabschnitte 18, 22 und 20, 24 der Nieder-bzw. Hochdruckstufen 28 und 30 voneinander trennt. Die äusseren Enden 32, 34 und 36, 38 der Rotoren sind in üblicherweise an denStirnseiten des Gehäuses gelagert, doch sind die Rotorabschnitte 18, 22 und 20, 24 erfindungsgemäss überdies auch in der Zwischenwand 26 abgestützt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. l weist der männliche Rotor in der ersten Stufe 28 einen Abschnitt auf, der in der Seiten- platte 14 der ersten Stufe sowie in der Zwischenwand 26 gelagert ist. Dieser männliche Rotorabschnitt 18 der erstenDruckstufe bildet einenWellenteil 40, der gegen die zweite Druckstufe 30 gerichtet ist und mit dem männlichen Rotorabschnitt 20 dieser zweiten Druckstufe 30 gekuppelt ist. Der Rotorabschnitt 20 ist seinerseits als eine Hülse mit einer Schulter 42 ausgebildet, so dass er durch einen Schraubenbolzen 44 mit dem männlichen Rotorabschnitt 18 der ersten Stufe 28 verbunden werden kann.
Der weibliche Rotor 22, 24 ist beim dargestellten Beispiel ähnlich dem eben beschriebenen männli-
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20daran Stelle der gezeichneten Keile können auch andere Konstruktionsteile, wie Splinte, Klauen od. dgl., verwendet werden. DieRotorabschnitte 22, 24 des weiblichen Rotors sind durch einen Bolzen 44', jedoch ohne Keile od. dgl., d. h. in solcher Weise miteinander verbunden, dass eine relative Winkelverstellung dieser Abschnitte bei der Montage möglich ist.
Der männliche Rotor 18, 20 bildet auf der Eingangsseite der ersten Druckstufe 28 einen Antriebsstummel 46, auf dem ein Zahnrad 48 sitzt, das synchronisierend mit einem entsprechenden Zahnrad 50 am äusseren Zapfen 52 des weiblichen Rotorabschnittes 22 der ersten Druckstufe 28 zusammenwirkt.
Die Zwischenwand. 26 ist mit Axiallagern für die zusammenstossenden Abschnitte 18, 20 und 22, 24 der beidenRotoren ausgestattet. Beim dargestellten Beispiel ist jedes dieser Lager axial-in zwei Hälften 54, 56 bzw. 58, 60 unterteilt, um die Montage zu erleichtern. Gemäss der Erfindung wird somit jeder Rotor des zweistufigen Aggregats sowohl von den äusseren Lagern 62,66 bzw. 64,68 in den Seitenplatten 14 und 16 als auch in der Zwischenwand abgestützt. Hiedurch ist es möglich, für jede Druckstufe die günstigste Abschnittlänge und ferner die auch günstigste Gesamtlänge der Rotoren zwischen den Seitenplatten frei
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zu wählen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. l ergibt sich der weitere Vorteil, dass jeder Rotor insgesamt an vier Stellen gelagert ist.
Aus dem vorstehenden ist erkennbar, dass die Zwischenwand 26 als Trag- und Lagerungsteil für die einzelnen Rotoren dient und dadurch ein Durchbiegen oder andere Mängel, die sich bei grosser Gesamtlänge der Maschine ergeben würden, verhindert. Die Zwischenwand 26 wird ferner gemäss der Erfindung zur wirksamen gegenseitigen Abdichtung der Druckstufen 28, 30 herangezogen. Eine gute Lagerung sowie eine wirksame Abdichtung werden erfindungsgemäss nach Fig. l dadurch erreicht, dass in die vorzugsweise hohl ausgebildete Zwischenwand 26 durch eineEintrittsöffnung 70 ein Schmier- oder Dichtungsmittel eingeführt wird, das durch eine Austrittsdüse 72 in den Lagern 54, 56, 58, 60 verteilt wird. Die Zuführung des Schmier- bzw.
Dichtungsmittels kann aber auch auf andere Weise, beispielsweise in der Niederdruckstufe 28, erfolgen, wobei dann die Zwischenwand von dort aus mit dem Schmier- und Dichtungsmittel versorgt werden kann.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. l lässt deutlich den Fortschritt erkennen, der im Rahmen der Erfindung erreicht wird, indem für jede Druckstufe die günstigste Länge des Rotorabschnittes gewählt werden kann. Werkstättentechnisch wird darüber hinaus der Vorteil erzielt, dass die Rotoren mit ein und demsel-
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rung gemäss der Erfindung die Herstellung von gegenläufigen Schraubenkämmen und-nuten zum Ausgleich des Axialschubes zwischen den beiden Stufen erleichtert wird.
Wie schon erwähnt, ist dieSchraubenradmaschine gemäss der Erfindung nicht auf die übliche Ausstattung mit einem Synchronisiergetriebe zwischen den beiden Rotoren beschränkt. Fig. 2 und die weiteren Figuren erläutern, dass die Erfindung auch unter Anwendung eines unmittelbaren Antriebes der weiblichen Rotoren seitens der männlichen Rotoren ausgeübt werden kann.
Fig. 2 zeigt eine weitere Variante derBauweise nachFig. l, bei welcher die Zwischenwand 26 wieder aus einemStück mit dem Mantel 12 des Gehäuses besteht und auch eine ähnliche Verbindung wie innig.1
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ander. Der männliche Rotor treibt somit den weiblichen Rotor durch den gegenseitigen Eingriff der schraubenförmigen Kämme und Nuten in den beiden Stufen an. Um den Axialschub an den beiden Enden des weiblichen Rotors aufzunehmen, sind für diesen geeignet bemessene Axiallager 88, 90 vorgesehen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ragt der männliche Rotorabschnitt 18 der Niederdruckstufe 28 mit einem starren Wellenteil 92 in die Hochdruckstufe 30, wobei der Wellenteil 92 als Träger für den zuge- hörigenRotorabschnitt de'Hochdruckstufe 30, der in Form einer Hülse 94 ausgebildet ist, welche auf dem Wellenteil 92 sitzt. Die Hülse 94 ist mit Hilfe eines Keiles 96 drehfest und mit Hilfe von geeigneten Schultern oder Anschlägen 98 und einer festgezogenen Mutter 100 axial unverschieblich mit dem Wellenteil 92 verbunden. Der weibliche Rotorabschnitt 22 der Niederdruckstufe 28 bildet einen abgesetzten Wellenstummel 102, der gegen die Hochdruckstufe 30 gerichtet ist.
An das Ende dieses Stummels 102 ist ein Flansch 104 eines nachgiebigen Wellenteiles 106 angeschraubt, der über eine Schulter 108 in einen verdickenteil 110 übergeht, auf dem der weiblicheRotorabschnitt 112 derHochdruckstufe 30 aufgeschoben ist. Dieser weibliche Rotorabschnitt ist als Hülse ausgebildet und durch die Schulter 108 sowie durch eine Haltescheibe 114 gegen axiale Verschiebung gesichert. Um den weiblichenRotorabschnitt der Hochdruckstufe relativ zu den übrigen Rotorabschnitten einstellen zu können, erfolgt die Verbindung ohne Anwendung von Keilen ode dgl. zwischen dem Wellenteil 110 und der Hülse 112. Der nachgiebige Wellenteil 106 gewährleistet die günstigste Verteilung der Lagerdrücke auf alle vier Lagerstellen des Rotors.
Im Zusammenhang mit Fig. 4 ist zu beachten, dass es vom herstellungstechnischen Standpunkt aus günstig sein kann, den Mantelteil12 des Gehäuses mit Bohrungen 116, 118 für die Rotoren zu versehen, die ohne Unterbrechung von einem Ende der Maschine bis zum andern durchlaufen, d. h. in ein und derselben Einspannung herstellbar sind. Die Fig. 4 und 5 zeigen eine für diesen Fall geeignete Ausbildung der abzustützenden und dichtenden Zwischenwand 120 zwischen den beiden Druckstufen 28, 30.
Es wäre an sich möglich, diese Zwischenwand in einem Stück herzustellen, doch besteht eine einfachere Lösung darin, die Zwischenwand in zwei Hälften 122, 124 zu unterteilen, von denen jede wenigstens imwesentlichen dem Querschnitt der entsprechenden Bohrung 116 bzw. 118 für den männlichen bzw. weiblichen Rotor 18, 94 bzw. 22, 112 entspricht. Bei den Bauweisen nach den Fig. 4 und 5 hat jede Wandhälfte 122, 124 die Form einer Kreisscheibe mit einer halbmondförmigen Ausnehmung 126 bzw. 128, in die im Überschneidungsbereich 134-134 zwischen den Bohrungen 116, 118 ein Teil 130 bzw. 132 der jeweils andern Kreisscheibe eingreift.
Diese Bauweise ist vom herstellungstechnischen Standpunkt vorzuziehen, doch können anderseits die Hälften 136, 138 der unterteilten Zwischenwand gemäss Fig. 6 einander auch längs einer
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Ebene berühren, welche durch dieVerschneidungslinien 134-134 der beidenBohrungen 116, 118 geht. Eine mit Druckflüssigkeit gespeiste Nut 140 dichtet die Druckstufen in dieser Ebene gegeneinander ab. Die übrige, Bauweise der männlichen und weiblichen Rotoren 18, 94 und 22, 112 stimmt bei den Fig. 4 und 5 mit der schon in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen Bauweise überein, so dass sich eine Wiederholung dieser Beschreibung erübrigt.
Als ein wichtiges Prinzip für die günstige Bemessung von Schraubenradmaschinen nach der Erfindung
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Steigungen der Schraubengänge hergestellt werden können. Auf diese Weise wird die Herstellung wesentlich vereinfacht und zugleich werden jene Verluste vermieden, die bei älteren Ausführungen aufgetreten sind. Im Zusammenhang mit der Wahl des gleichen Grundprofils in allen Rotorabschnitten kann die relative Länge der Rotorabschnitte so günstig wie möglich bemessen werden, zumal die Zwischenwand eine Abstützung und Lagerung der einzelnen Rotoren bewirkt. Durch Anwendung des gleichen Grundprofils in allen Rotorabschnitten werden die spanabhebenden Arbeiten wesentlich vereinfacht, so dass diese sogar programmgesteuert oder auf andere Weise automatisch durchgeführt werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schraubenradkompressor für zweiDruckstufen, der mitzwei dichtendineinandergreifenden, Kämme und Nuten aufweisendenRotoren ausgestattet ist, die entsprechend der Anzahl von Druckstufen in Abschnitte unterteilt sind, und mit einem Gehäuse versehen ist, das die Rotoren einschliesst und eine Zwischenwand aufweist, welche die Druckstufen voneinander trennt, wobei die Abschnitte des mit einem Antriebsmotor kuppelbaren, antreibenden Rotors mit schraubförniigen konvexen Kämmen und zwischenliegenden Nuten, die Abschnitte'des andern, angetriebenen Rotors'hingegen mit schraubförmigen konkaven Kämmen und zwischenliegenden Nuten versehen sind, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale,
dass dichtende und kühlende Flüssigkeit mindestens der Stufe niedrigsten Druckes zuführbar ist, dass die Abschnitte jedes Rotors gesonderte Rotorelemente sind, dass die Zwischenwand zwischenliegende Lagerungen für die gegenüberliegenden Enden jedes Paares von gesonderten Rotorelementen bildet und dass die einzelnen Rotorelemente (18, 20) des antreibenden Rotors drehfest miteinander verbunden sowie die einzelnen Rotorelemente (22, 24) des angetriebenen Rotors in ihrer Winkellage relativ zueinander verstellbar sind.