Sowohl als Verdichter als auch als Motor verwendbare Schraubenmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf eine so wohl als Verdichter, als auch als Motor ver wendbare Schraubenmaschine mit zwei oder mehreren, von einem Gehäuse umschlossenen zusammenarbeitenden Schraubenrädern, die zusammen mit dem Gehäuse in sich abge schlossene Arbeitsräume bilden, deren Grösse sich bei der Drehung der Schraubenräder ändert und in welchen das Arbeitsmittel unter Aufnahme von Leistung komprimiert wird bezw. unter Abgabe von Leistung ex pandiert.
Gemäss der Erfindung laufen die Schrau benräder, von denen das eine Zähne mit kon vexen und das andere solche mit konkaven Flanken besitzt, mit einer Umdrehungszahl um, welche am grössten Umfang der Schrau benräder eine Geschwindigkeit von 25 bis 300 Meter pro Sekunde ergibt, wobei die Schraubenräder eine zylindrische Form be sitzen, durch Zahnräder miteinander in Be wegungsverbindung stehen und sowohl unter sieh, als auch gegenüber der Gehäusewand Spiel besitzen, und wobei ein Teil -der dem Hochdruckende der Maschine zugewandten Seite der Schraubenräder durch eine Wand abgedeckt ist.
Die Forderung der Schaffung von ge= schlossenen Arbeitsräumen, deren Inhalt sich bei der Drehung der Schraubenräder ändert, könnte auch mit Hilfe konischer Schrauben räder erfüllt werden, bei welchen sich die Arbeitsräume nach der Seite des geringeren Durchmessers hin verkleinern. Konische Schraubenräder erfordern aber grosse Abmes sungen und bedingen daher grossen Material verbrauch und 'verhältnismässig schwere Aggregate. Die Erfindung ergibt die Mög lichkeit, zylindrische Schraubenräder zu ver wenden, deren Länge geringer ist als die Ganghöhe der Schraubengewinde.
Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die beiliegende Zeichnung näher erörtert, die ein Ausführungsbeispiel einer Schraubenmaschine gemäss der Erfindung zeigt. Fig. 1 zeigt den Verdichter im Achsial- längsschnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 2.
Der in der Zeichnung dargestellte Ver dichter besitzt zwei zylindrische Schrauben räder 12 und 14, die von einem gemeinsamen Gehäuse 16 eingeschlossen sind, welches sich dem äussern Umfang der Schraubenräder un ter Einhaltung eines geringen Spielraumes anschliesst. Auf der linken Seite des Ver dichters besitzt das Gehäuse einen Flansch 18, an dem der Einlassstutzen 20 ange schraubt ist. Der Einlassstutzen ist mit Hilfe von Rippen 22 bezw. 24 mit im wesentlichen zylindrischen Gussstücken 26, 28, 30 ver bunden, welche auf der Innenseite Kugel lager 32 und 34 aufnehmen. Die Gewinde der Schraubenräder besitzen eine konstante Steigung.
Das Schraubenrad 12 ist an seinem linken Ende mit Hilfe von Schrauben 36 mit einem Endstück 38 festverschraubt, welches im Kugellager 32 gelagert ist. Auf der rechten oder Hochdruckseite ist das Schraubenrad 12 in einem Kugellager 40 gelagert, welches vom Gehäuse 16 getragen wird. Neben dem Kugellager 40 ist ein Zahnrad 42 angeordnet, das zusammen mit den Kugellagern durch eine Mutter 44 gegen achsiale Verschiebung gesichert ist und mit einem Zahnrad 46 zu sammenarbeitet, das auf dem rechten Ende des Schraubenrades 14 sitzt.
Zu beiden Sei ten des Kugellagers 32 sind mit dem Guss- stück 26 Ringe 48 und 50 verschraubt, die als Ölfänger ausgebildet sind, um zu ver hindern, dass Schmieröl aus dem Raum 52 austritt. Ähnliche Ölfänger sind auch auf der Hochdruckseite angeordnet, und zwar derart, dass das Kugellager 40 und das Zahn rad 42 von den Ölfängern 54 und 56 einge schlossen sind.
Auf der Niederdruckseite des Verdichters sind neben dem Kugellager 32 auf dem End- stück 38 mit Diohtungsrmgen versehene Scheiben 58 und 60 angebracht, die zusam men mit einer am feststehenden Teil 26 be festigten, ebenfalls mit Dichtungsringen ver- eehenen Scheibe 62 eine Labyrinthdichtung bilden.
Eine weitere Labyrinthdichtung 64 ist zwischen den einander zugekehrten, zy lindrischen Flächen des umlaufenden End stückes 38 und des feststehenden Teils 26 vorgesehen. Der Raum zwischen den beiden Dichtungen steht mit einem Stutzen 66 in Verbindung, welcher durch eine nicht darge stellte Leitung an die Hochdruckseite des Verdichters angeschlossen ist, so dass der Raum zwischen den Dichtungen ständig unter dem vom Verdichter erzeugten Druck steht.
Das durch den Stutzen 66 in der Rich tung des Pfeils 68 eingeführte Druckmittel durchströmt unter Entspannung die beiden Labyrinthdichtungen und übt dabei auf das Endstück 38 einen in achsialer Richtung nach rechts gerichteten Druck aus, der dem durch die Verdichtung entstehenden, auf das Schraubenrad wirkenden, nach links gerich teten Achsialdruck entgegenwirkt bezw. die sen Druck bei geeigneter Bemessung der ra dialen Fläche des Endstückes 38 vollkommen ausgleicht.
Dieser Druckausgleich ist unab hängig von der augenblicklichen Kompressor leistung und von der Höhe des Enddruckes im Verdichter, weil sowohl der auf das Schraubenrad infolge der Verdichtung des Arbeitsmittels ausgeübte Achsialdruck, als auch der auf das Endstück 38 wirkende Druck sich in gleichem Masse mit dem Ver- dichterenddruck ändern.
Nach Durchströmung des Labyrinths fliesst das Druckmittel teils in Richtung ,des Pfeils 70 und teils durch eine Öffnung im feststehenden Teil 26 in der Richtung des Pfeils 72 ab.
Das Endstück 38, das Schraubenrad 12, sowie die rechte Endwelle 74 des Schrauben rades sind hohl ausgebildet. In dem so ge schaffenen Hohlraum ist ein Rohr 76 unter gebracht und durch angeschweisste Klötzchen 78 sowie Abstandsringe 80 in einer solchen Lage gehalten, dass zwischen dem Rohr und den innern Wänden der Hohlräume ein @ge- wisser Zwischenraum gebildet wird. Die zu letzt beschriebene Einrichtung dient zur Kühlung des Schraubenrades sowie der Lager. Das Gehäuse 16 ist auf der rechten Seite durch einen Deckel 82 abgeschlossen, durch den zwei Düsen 84 und 86 durchge führt sind.
Die Düse 84 reicht in das Innere des Rohres 76 und dient zur Zuführung von Kühlflüssigkeit für das Schraubenrad 12. Die durch die Düse 84 eingeführte Kühlflüssig keit fliesst zunächst im Innern des Rohres 76 in der Richtung der Pfeile 88, kehrt an dem linken Ende des Rohres 76 um, weil der Hohlraum im Endstück 38 an der linken Seite durch eine Schraube 90 abgeschlossen ist, und fliesst dann in der Richtung der Pfeile 92 an der Aussenseite des Rohres 76 zurück und gelangt schliesslich in den Raum 94, von wo sie durch die Auslassöffnung 96 nach aussen geführt wird. Der Raum 94 ist durch eine Wand 97 nach links abgeschirmt.
Etwaige an der Welle nach links eindrin gende Flüssigkeit wird durch Fliehkraftwir- kung von dem Flansch 99 abgesehleudert.
Das linke Lager 34 des Schraubenrades 14 ist in achsialer Richtung gegenüber dem Lager 32 des Schraubenrades 12 versetzt, um eine möglichst raumsparende Unterbringung eines Entlastungskolbens für das Schrauben rad 14 zu ermöglichen. Auch das Lager 84 ist zu beiden Seiten von Ölfängern 98 und 100 begrenzt.
Desgleichen sind das Lager 102 auf der Hochdruckseite des Schrauben- rades 14 sowie das Zahnrad 46 von Öl- fängern 104 und 106 eingeschlossen, um ein Eindringen von Schmieröl sowohl nach der Seite des verdichteten Mittels hin, als auch in. den Raum 94 zu verhindern. Die Ölfänger 54 und 104 dienen gleichzeitig dazu, den die Lager 40 und 102 sowie die Zahnräder ent haltenden Raum 120 vor der Einstrahlung des verdichteten heissen Mittels zu schützen.
Die Einrichtung zur Verminderung oder zum Ausgleich des Achsialdruckes des Schraubenrades 14 ist in folgender Weise angeordnet. Auf dem linken Wellenende 108 des Schraubenrades 14 ist eine mit ringför migen Dichtungsleiste versehene Scheibe 110 mittels einer den Hohlraum der Welle 108 verschliessenden Schraube 112: befestigt. Ein auf dem feststehenden Teil 28 aufge setzter Deckel 114 besitzt auf der Innen seite entsprechende Dichtungsleisten, die zu sammen mit den Dichtungsleisten der Scheibe 110 eine Labyrinthdichtung 113 bil den.
Durch eine Öffnung 116 im Deckel 114 wird Druckmittel, zweckmässig von dem im Verdichter selbst verdichteten Mittel zuge führt, welches einen dem Achsialdruck des Schraubenrades 14 entgegenwirkenden Druck auf die Scheibe 110 ausübt. Dieser Druck ändert sich bei Änderung der Verdichter leistung wieder in Übereinstimmung mit dem Verdichterenddruck, so dass auch hier eine selbsttätige Anpassung des Gegendruckes an den Achsialdruck des Schraubenrades er folgt.
Das entspannte Druckmittel tritt durch die Öffnung 115 aus.
Die Kühlung des Schraubenrades 14, so wie der beiden Lager 34 und 102 erfolgt in gleicher Weise wie die oben beschriebene Kühlung des Schraubenrades 12 und der da zugehörigen Lager. Die Kühlflüssigkeit strömt durch die Düse 86 in das innere Rohr 118 und an der Aussenseite dieses Rohres zu rück in den Raum 94, von wo aus sie zu sammen mit der im Schraubenrad 12 erwärm ten Kühlflüssigkeit durch die Auslassöffnung 96 abfliesst. Die von der Kühlflüssigkeit be strichene Innenfläche des Hohlraumes der Welle bezw. des Schraubenrades 14 ist ge wellt, um die wirksame Kühlfläche zu ver grössern.
Um zu verhindern, dass ein Teil des ver- dichteten und, erwärmten Arbeitsmittels in den die Lager 40 und 102: sowie die Zahn räder 42, 46 enthaltenden Raum 120 gelangt, kann letzterer durch eine Leitung 122 unter Druck gesetzt werden. Als Druckmittel hier für wird zweckmässig im Verdichter ver dichtete, vor Einführung in den Raum 120 gekühlte Luft oder dergleichen verwendet.
Neben der beschriebenen Innenkühlung ist noch eine Kühlung für das Gehäuse vor gesehen, das zu diesem Zwecke auf der Hochdruckseite hohl ausgebildet ist, so dass Kühlflüssigkeit durch den Hohlraum 124 um laufen kann. Diese Einrichtung dient nicht so sehr der eigentlichen Kühlung als vielmehr dazu, die betreffenden Teile auf möglichst unveränderter Temperatur zu halten, so dass die ,Spielräume zwischen den :Schraubenrädern und dem Gehäuse sehr klein @ bemessen wer den können.
Die die Achsialdrücke aufnehmenden Lager 40 und 102 sind auf der Hochdruck seite des Verdichters angeordnet. Dadurch wird die Kühlung und Einstellung der Schraubenräder in ihrer heissen Zone, als im Gebiete der grössten Wärmedehnungen er leichtert und das hier vorhandene Achsial- spiel zwischen Schraubenrädern und Gehäuse am sichersten beherrscht, während.
die im übrigen auf der Länge des Läufers auftreten den Längsdehnungen einen freien Dehnungs ausgleich nach der Eintrittsseite der Schrau benräder erfahren. Die die beiden Schrauben räder 12 und 14 verbindenden Zahnräder 42 und 46, die zweckmässig mit schrägen Zäh nen ausgeführt sind, sind so nahe wie mög lich an die die Achsialdrücke aufnehmenden Lager herangerückt, damit sie unabhängig von Temperaturschwankungen stets genau eingestellt bleiben.
Der Antrieb des beschriebenen Verdich ters erfolgt am Endflansch 126, der durch die Schraube 90 mit dem Endstück 38 ver bunden ist und die Labyrinthscheiben 58 und 60, sowie die Innenlaufringe des Kugellagers 32 gegen achsiale Verschiebung sichert.
Das zu verdichtende Mittel, zum Beispiel Luft, wird in Richtung der Pfeile 128 ange saugt und verlässt den Verdichter durch den aus den Fig. 2 und 3 ersichtlichen Austritts stutzen 130. Wie in Fig. 1 der Deutlichkeit halber in etwas übertriebenem Masse darge stellt ist, ;sind die beiden Schraubenräder 12 und 14 zueinander, sowie im Verhältnis zu dem sie umgebenden Gehäuse so angeordnet, dass sich zwischen: den Schraubenrädern so wie zwischen ihnen und dem Gehäuse stets Spielräume befinden.
Um die gegenseitigen Abstände zwischen Schraubenrädern und Ge häuse einwandfrei aufrecht erhalten zu kön- nen, ist eine sehr sorgfältige Ausführung der Lagerung und des Zahnradgetriebes not wendig. Die Übertragung der Bewegung des von aussen angetriebenen Schraubenrades 12 auf das zweite Schraubenrad 14 erfolgt also nur durch Vermittlung der Zahnräder, nicht aber durch unmittelbaren Eingriff der beiden Schraubenräderprofile, weil zwischen letzte ren stets ein Spielraum vorhanden ist.
Die Zahnräder können natürlich auch an geeig neter 'Stelle innerhalb des Gehäuses 1,6 an geordnet sein. Um die Einhaltung der beab sichtigten Spielräume sicherzustellen, genügt es nicht, eine Verstellung der Schraubenräder in radialer Richtung zu verhindern, sondern es muss:
auch dafür gesorgt werden, dass keine gegenseitigen Achsialverschiebungen der Schraubenräder auftreten können. Zu diesem Zwecke kann neben sorgfältiger Aus führung der Lager 40 und 102 auch ein gewisser Ausgleich durch Änderung des Druckes geschaffen werden, den das bei 68 und 116 zugeführte Druckmittel auf das Endstück 38 bezw. den Entlastungskolben 110 ausübt.
Die Schraubenräder 12 und 14 sind zylindrisch ausgebildet und mit einem drei gängigen Gewinde versehen. Die auf der Druckseite des Verdichters gelegenen Stirn- flächen der Schraubenprofile und die zwi schen diesen Profilen eingeschlossenen Ar beitsräume liegen nicht vollkommen frei nach dem Austrittsstutzen hin, sondern sind durch radiale Wände 132, 134 teilweise ab gedeckt,
so dass eine unmittelbare Verbin dung von den zwischen den Schraubenrädern eingeschlossenen Räumen zum Austritts- stutzen hin nur längs eines bestimmten Teils des Umfanges der Läufer besteht, und zwar im dargestellten Beispiel längs des Teils J.36-138-140 (Fig. 2). Der übrige Teil des Umfanges ist teils durch die radialen Ge häusewände 132, 134 und teils durch beson dere Schieber 142 und 144, deren Zweck weiter unten erläutert wird, abgedeckt.
Betrachtet man nun einen bestimmten, von zwei aufeinanderfolgenden Gängen einer Schraube, den angrenzenden Teilen der an- lern Schraube und dem Gehäuse eingeschlos senen Raum, so wandert dieser Raum infolge der Drehung der Schraubenräder in achsialer Richtung von der Saugseite nach der Druck seite hin, ohne dass sich zunächst der Inhalt des Raumes und der Druck des darin einge schlossenen Arbeitsmittels ändern.
Sobald sich aber dieser Raum so weit nach der Druckseite hin verschoben hat, bis der vor derste Teil das Ende der Schraubenräder, also die der Druckseite zugewandte Stirnseite der Schraubenräder erreicht hat, beginnt sich der Inhalt des Raumes zu verkleinern, weil der Auslass durch die Gehäusewände 132, 134 und durch die Schieber 142 und 144 noch verschlossen ist. Die hintern, durch die Schraubenprofile gebildeten Begrenzungs wände des Raumes wandern weiter in ach- sialer Richtung gegen die Druckseite hin und der Raum wird daher allmählich kleiner. Entsprechend der Verminderung des Raumes wird die darin eingeschlossene Luftmenge verdichtet.
Die Verdichtung geht so lange vor sich, bis eine Kante eines den Raum be grenzenden Profils den Punkt 136 bezw. 140 (Fig. 2) erreicht. Von diesem Augenblicke an l@ann das verdichtete Mittel in den Aus lassstutzen<B>130</B> strömen, der, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, eine solche Form besitzt, dass das verdichtete Mittel sowohl in achsialer als auch in radialer Richtung abströmen kann, um einen möglichst grossen Auslassquerschnitt zu erhalten.
Aus dem geschilderten Vorgang bei der Verdichtung folgt, dass das Mittel auf einen umso . höheren Druck verdichtet wird, je näher die Punkte 136 und 140 beieinander liegen, und auf einen umso niedrigeren Druck, je weiter diese Punkts voneinander entfernt sind, weil im ersteren Falle der immer kleiner werdende Raum später und im letzteren Falle früher nach der Druckseite hin geöffnet wird. Dies kann in folgender Weise zur Änderung des Verdichtungsend- druckes unter sonst gleichen Verhältnissen ausgenutzt werden.
Aus der Darstellung in Fig. 2 ist ersichtlich, dass der zwischen den Punkten 136 und 140 liegende freie Umfang durch herausziehen der Schieber 142 und 144 vergrössert werden kann, und zwar der art, dass der freie Umfang von Punkt 146 bis zum Punkt 148 reicht. Wie aus Fig. 4 er sichtlich ist, besitzt der Schieber 144 eine mit Gewinde versehene Bohrung, so dass er durch Drehung der Spindel 150, die in einem aus zwei Teilen 152 und 154 bestehenden Lager drehbar, aber in achsialer Richtung nicht verschiebbar gelagert ist, herausgezogen oder eingeführt werden kann.
Der Schieber 142 ist in ähnlicher Weise durch Drehung einer in einem Lager 156, 158 gelagerten Spindel 160 verschiebbar angebracht. Im dargestell ten Ausführungsbeispiel sind zwei keilför mige Einsatzstücke 162 und 164 gezeigt, welche in der dargestellten Weise eingesetzt werden, wenn die Schieber 142 und 144 sich in geschlossener Lage befinden, und welche dem verdichteten Arbeitsmittel eine wirbel freie Abströmung ermöglichen. Diese Ein satzstücke werden durch Schrauben 166 und <B>168</B> in ihrer Lage gehalten.
Fig. 1 zeigt, dass die Schraubenräder eine Länge haben, die geringer ist als die Gang höhe der Gewinde, das heisst die einzelnen Schraubengänge erstrecken sich über weniger als<B>360'.</B> Die Schraubenräder erhalten also eine ausserordentlich geringe Abmessung in achsialer Richtung, was naturgemäss für die praktische Ausführung von grosser Bedeu tung ist. Trotzdem kann durch die Anord nung der Endwände 132, 134 eine weit gehende Verdichtung des Arbeitsmittels er halten werden.
Die beschriebene Schraubenmaschine ist in ihrer Wirkungsweise als Verdichter ge zeigt. Sie ist jedoch eine umkehrbare Ma schine und kann daher durch Vertausch der Ein- und Auslassseite auch als Motor, zum Beispiel als Gasturbine laufen. Der Einfach heit halber sind zwei zusammenarbeitende Schraubenräder gezeigt worden. Es ändert sich aber an der Wirkungsweise der Ma schine nichts, wenn sie drei oder mehr zu sammenarbeitende, durch Zahnräder unterein ander verbundene Schraubenräder enthält.
Auch im übrigen ist die Erfindung nicht an die als Beispiele angegebenen Konstruktions- einzelheiten gebunden.
Screw machine that can be used both as a compressor and as a motor. The invention relates to a screw machine ver usable as a compressor, as well as a motor with two or more, enclosed by a housing cooperating helical gears, which together with the housing form closed working spaces, the size of which changes when the helical gears rotate changes and in which the work equipment is compressed respectively while absorbing power. expands with performance.
According to the invention, the screw wheels, one of which has teeth with convex and the other has teeth with concave flanks, at a speed which, on the largest circumference of the screw wheels, results in a speed of 25 to 300 meters per second, with the Helical gears have a cylindrical shape, are in motion with each other by gears and have play both under and against the housing wall, and part of the side of the helical gears facing the high pressure end of the machine is covered by a wall.
The requirement of creating closed working spaces, the content of which changes when the helical gears are turned, could also be met with the help of conical helical gears, in which the working spaces decrease in size towards the side of the smaller diameter. Conical helical gears, however, require large dimensions and therefore require large amounts of material and 'relatively heavy units. The invention provides the possibility of using cylindrical helical gears whose length is less than the pitch of the screw thread.
The invention is discussed in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows an embodiment of a screw machine according to the invention. 1 shows the compressor in an axial longitudinal section along the line 1-1 of FIG. 2, FIG. 2 shows a section along the line 2-2 of FIG. 1,
3 shows a section along line 3-3 in FIG. 2, FIG. 4 shows a section along line 4-4 in FIG. 2.
The United poet shown in the drawing has two cylindrical helical wheels 12 and 14, which are enclosed by a common housing 16, which joins the outer circumference of the helical gears under compliance with a small margin. On the left side of the United poet, the housing has a flange 18 on which the inlet port 20 is screwed. The inlet port is with the help of ribs 22 BEZW. 24 with essentially cylindrical castings 26, 28, 30 a related party, which receive ball bearings 32 and 34 on the inside. The threads of the helical gears have a constant pitch.
The helical gear 12 is screwed tightly at its left end with the aid of screws 36 to an end piece 38 which is mounted in the ball bearing 32. On the right or high pressure side, the helical gear 12 is mounted in a ball bearing 40 which is carried by the housing 16. In addition to the ball bearing 40, a gear 42 is arranged, which is secured together with the ball bearings by a nut 44 against axial displacement and works with a gear 46 that sits on the right end of the helical gear 14.
On both sides of the ball bearing 32, rings 48 and 50 are screwed to the casting 26, which are designed as oil traps in order to prevent lubricating oil from escaping from the space 52. Similar oil traps are also arranged on the high pressure side, in such a way that the ball bearing 40 and the gear 42 of the oil traps 54 and 56 are included.
On the low pressure side of the compressor, next to the ball bearing 32 on the end piece 38, disks 58 and 60 provided with sealing rings are attached, which together with a disk 62 fastened to the stationary part 26 and also provided with sealing rings form a labyrinth seal.
Another labyrinth seal 64 is provided between the facing, zy-cylindrical surfaces of the circumferential end piece 38 and the fixed part 26. The space between the two seals is connected to a connector 66 which is connected to the high pressure side of the compressor by a line not shown, so that the space between the seals is constantly under the pressure generated by the compressor.
The pressure medium introduced through the nozzle 66 in the direction of the arrow 68 flows through the two labyrinth seals under relaxation and exerts a pressure on the end piece 38 in the axial direction to the right, which follows the pressure created by the compression and acting on the helical gear left direction ended axial pressure counteracts or. the sen pressure with a suitable dimensioning of the ra-media surface of the end piece 38 completely compensates.
This pressure equalization is independent of the current compressor output and the level of the final pressure in the compressor, because both the axial pressure exerted on the helical gear as a result of the compression of the working medium and the pressure acting on the end piece 38 are equal to the Change the final pressure.
After flowing through the labyrinth, the pressure medium flows partly in the direction of arrow 70 and partly through an opening in the fixed part 26 in the direction of arrow 72.
The end piece 38, the helical gear 12, and the right end shaft 74 of the helical wheel are hollow. A tube 76 is accommodated in the cavity created in this way and held in such a position by welded-on blocks 78 and spacer rings 80 that a certain gap is formed between the tube and the inner walls of the cavities. The device described last is used to cool the helical gear and the bearings. The housing 16 is completed on the right side by a cover 82, through which two nozzles 84 and 86 are Runaway leads.
The nozzle 84 extends into the interior of the tube 76 and serves to supply cooling liquid for the helical gear 12. The cooling liquid introduced through the nozzle 84 flows first inside the tube 76 in the direction of the arrows 88, returns to the left end of the tube 76 around, because the cavity in the end piece 38 is closed on the left side by a screw 90, and then flows back in the direction of the arrows 92 on the outside of the tube 76 and finally reaches the space 94, from where it passes through the outlet opening 96 is led to the outside. The room 94 is screened off to the left by a wall 97.
Any liquid that penetrates to the left on the shaft is thrown off the flange 99 by the effect of centrifugal force.
The left bearing 34 of the helical gear 14 is offset in the axial direction with respect to the bearing 32 of the helical gear 12 in order to enable a relief piston for the helical wheel 14 to be accommodated as space-saving as possible. The bearing 84 is also delimited on both sides by oil traps 98 and 100.
Likewise, the bearing 102 on the high pressure side of the helical wheel 14 and the gear wheel 46 are enclosed by oil traps 104 and 106 in order to prevent the penetration of lubricating oil both towards the side of the compressed medium and into the space 94. The oil catchers 54 and 104 also serve to protect the bearing 40 and 102 and the gears ent holding space 120 from the radiation of the compressed hot agent.
The device for reducing or compensating for the axial pressure of the helical gear 14 is arranged in the following manner. On the left end of the shaft 108 of the helical wheel 14, a washer 110 provided with an annular sealing strip is fastened by means of a screw 112 that closes the cavity of the shaft 108. A set on the fixed part 28 cover 114 has on the inside corresponding sealing strips, which together with the sealing strips of the disc 110 a labyrinth seal 113 bil the.
Through an opening 116 in the cover 114 pressure medium, expediently supplied by the medium compressed in the compressor itself, which exerts a pressure on the disk 110 that counteracts the axial pressure of the helical gear 14. This pressure changes when the compressor power changes again in accordance with the compressor end pressure, so that here, too, an automatic adjustment of the counter pressure to the axial pressure of the helical gear it follows.
The relaxed pressure medium exits through the opening 115.
The cooling of the helical wheel 14, as well as the two bearings 34 and 102, takes place in the same way as the cooling of the helical wheel 12 and the associated bearings as described above. The cooling liquid flows through the nozzle 86 into the inner tube 118 and on the outside of this tube back into the space 94, from where it flows through the outlet opening 96 together with the cooling liquid heated in the helical gear 12. The bezw of the cooling liquid coated inner surface of the cavity of the shaft. the helical gear 14 is corrugated ge to increase the effective cooling surface ver.
In order to prevent part of the compressed and heated working medium from getting into the space 120 containing the bearings 40 and 102 and the gears 42, 46, the latter can be pressurized through a line 122. As a pressure medium here for is expediently used in the compressor ver compressed air or the like cooled before introduction into the room 120.
In addition to the internal cooling described, cooling is also provided for the housing, which for this purpose is designed to be hollow on the high-pressure side so that cooling liquid can circulate through the cavity 124. This device is not so much the actual cooling as rather to keep the relevant parts at the same temperature as possible, so that the, clearances between the: helical gears and the housing very small @ sized who can.
The bearings 40 and 102 receiving the axial pressures are arranged on the high pressure side of the compressor. As a result, the cooling and adjustment of the helical gears in their hot zone, as in the area of the greatest thermal expansion, is facilitated and the axial play between the helical gears and the housing is most reliably controlled while.
which occur in the rest of the length of the runner, the longitudinal expansions experience a free expansion compensation after the entry side of the screw benräder. The two helical wheels 12 and 14 connecting gears 42 and 46, which are conveniently designed with inclined teeth, are as close as possible, please include the axial pressure receiving bearings so that they are always precisely set regardless of temperature fluctuations.
The drive of the compressor described takes place on the end flange 126, which is ver by the screw 90 with the end piece 38 connected and the labyrinth discs 58 and 60, and the inner races of the ball bearing 32 secures against axial displacement.
The medium to be compressed, for example air, is sucked in in the direction of arrows 128 and leaves the compressor through the outlet port 130 shown in FIGS. 2 and 3. As shown in FIG. 1, for the sake of clarity, Darge is somewhat exaggerated The two helical gears 12 and 14 are arranged in relation to each other and in relation to the housing surrounding them so that there is always clearance between: the helical gears as well as between them and the housing.
In order to be able to maintain the mutual distances between the helical gears and the housing properly, a very careful execution of the bearing and the gear transmission is necessary. The transfer of the movement of the externally driven helical gear 12 to the second helical gear 14 is therefore only done by mediating the gears, but not by direct engagement of the two helical gear profiles, because there is always a margin between the latter.
The gears can of course also be arranged at a suitable location within the housing 1.6. In order to ensure compliance with the intended margins, it is not enough to prevent the helical gears from being adjusted in the radial direction, rather it must:
it is also ensured that no mutual axial displacements of the helical gears can occur. For this purpose, in addition to careful execution of the bearings 40 and 102, a certain compensation can be created by changing the pressure that the pressure medium supplied at 68 and 116 respectively on the end piece 38. the relief piston 110 exerts.
The helical gears 12 and 14 are cylindrical and provided with three common threads. The end faces of the screw profiles on the pressure side of the compressor and the working spaces enclosed between these profiles are not completely exposed to the outlet nozzle, but are partially covered by radial walls 132, 134,
so that there is a direct connection from the spaces enclosed between the helical gears to the outlet connection only along a certain part of the circumference of the rotor, namely in the example shown along the part J.36-138-140 (Fig. 2). The remaining part of the circumference is partly covered by the radial Ge housing walls 132, 134 and partly by special slide 142 and 144, the purpose of which is explained below.
If one now considers a certain space enclosed by two successive turns of a screw, the adjoining parts of the other screw and the housing, this space migrates as a result of the rotation of the helical gears in the axial direction from the suction side to the pressure side without that initially the content of the room and the pressure of the working equipment enclosed therein change.
But as soon as this space has shifted so far towards the pressure side that the front part of the helical gears has reached the end of the helical gears, i.e. the end face of the helical gears facing the pressure side, the content of the space begins to decrease because the outlet through the housing walls 132, 134 and is still closed by the slider 142 and 144. The rear boundary walls of the room formed by the screw profiles move further in the axial direction towards the pressure side and the room therefore gradually becomes smaller. The amount of air enclosed in it is compressed according to the reduction in space.
The compression goes on until an edge of a profile delimiting the space be the point 136 respectively. 140 (Fig. 2) is reached. From this moment on, the compressed agent can flow into the outlet nozzle 130, which, as can be seen from FIG. 3, has a shape such that the compressed agent is both axial and radial Direction can flow to obtain the largest possible outlet cross-section.
From the process of compression described, it follows that the means to one all the more. The closer the points 136 and 140 are to one another, the higher pressure is compressed, and the lower the pressure, the further these points are apart, because in the former case the increasingly smaller space opens later and in the latter case earlier towards the pressure side becomes. This can be used in the following way to change the final compression pressure under otherwise identical conditions.
From the illustration in FIG. 2 it can be seen that the free circumference lying between points 136 and 140 can be enlarged by pulling out slides 142 and 144 in such a way that the free circumference extends from point 146 to point 148. As can be seen from Fig. 4, the slide 144 has a threaded hole so that it is supported by rotation of the spindle 150, which is rotatable in a bearing consisting of two parts 152 and 154, but not displaceable in the axial direction, can be pulled out or inserted.
The slide 142 is slidably mounted in a similar manner by rotating a spindle 160 supported in a bearing 156, 158. In the dargestell th embodiment, two wedge-shaped inserts 162 and 164 are shown, which are used in the manner shown when the slide 142 and 144 are in the closed position, and which allow the compressed working fluid a vortex-free flow. These insert pieces are held in place by screws 166 and 168.
Fig. 1 shows that the helical gears have a length which is less than the pitch of the thread, that is, the individual helical pitches extend over less than 360 '. The helical gears are therefore extremely small in the axial direction, which is naturally of great importance for the practical implementation. Nonetheless, the arrangement of the end walls 132, 134 means that the working fluid can be largely compressed.
The screw machine described is shown in its operation as a compressor ge. However, it is a reversible machine and can therefore also run as a motor, for example as a gas turbine, by swapping the inlet and outlet sides. For simplicity, two helical gears have been shown working together. But it does not change the way the machine works if it contains three or more helical gears connected to one another by gearwheels.
In other respects, too, the invention is not bound to the construction details given as examples.