CH189932A - Sowohl als Verdichter als auch als Motor verwendbare Schraubenmaschine. - Google Patents

Sowohl als Verdichter als auch als Motor verwendbare Schraubenmaschine.

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CH189932A
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Milo Aktiebolaget
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Milo Ab
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Description


  Sowohl als Verdichter als auch als Motor     verwendbare    Schraubenmaschine.    Die bekannten Verdichter für Luft- oder  andere Gase sind, soweit es sich um Kreisel  maschinen handelt, in ihrem Wirkungsgrad  beschränkt. Dieser Umstand macht sich be  sonders dort störend     bemerkbar,    wo der     Luft-          oder    Gasverdichter innerhalb von Anlagen  arbeitet, in denen es in besonders hohem  Masse darauf ankommt, einen     Gehr    hoch lie  genden Mindestwirkungsgrad zu erreichen,  z. B. in     Gasturbinenanlagen.     



  Man kann bei einem     ungekühlten    Kom  pressor in einer     Gasturbinenanlage    praktisch  mit nicht mehr als 70 % Wirkungsgrad rech  nen. Für die Erzielung von Leistungen und       Drücken,    welche hier in Frage     kommen.     kommt zur Zeit im wesentlichen nur der       Fliehkraftkompressor    in Frage. Selbst wenn  es gelingen würde, diese Kompressoren hin  sichtlich ihres Wirkungsgrades wesentlich zu  verbessern, so würde das für -den Betrieb der       Gasturbinenanlage    an sich zwar sehr vorteil  haft sein, aber es würde damit ein dieser       Kompressorart    anhaftender     typischer    Nach-    teil nicht beseitigt werden.

   Dieser Nachteil  besteht in der bekannten Erscheinung des  Pumpens des     Kompressors,    die bei einer Un  terschreitung einer gewissen spezifischen  Luftmenge im Kompressor auftritt und sich  insbesondere in einfachen     Gasturbinerian-          lagen    mit veränderlichen Leistungen störend  bemerkbar macht. In dieser Hinsicht scheint  also eine Weiterentwicklung des     Kreieelver-          dichters    keine besonderen Vorteile zu bieten.  



  Es sind auch Kreiselmaschinen bekannt,  welche von dem Nachteil des Pumpens frei  sind, nämlich     Axial-Kreis,elverdichter.    Diese  besitzen aber einerseits     einen        verhältnis-          mässig    ungünstigen Wirkungsgrad und füh  ren auf der     andern    Seite in höheren Druck  gebieten zu Baulängen, welche nur in Aus  nahmefällen zulässig sein     können.     



  Der Erfinder hat erkannt, dass für die  Besonderheiten der     Gasturbinenanlagen    sol  che Umlaufverdichter geeignet sind, die wäh  rend der Läuferumdrehung die angesaugte  Luft in einem oder mehreren fortschreitend      kleiner werdenden Verdichtungsräumen ver  dichten und bei denen der Verdichtungsraum       bezw.    die Verdichtungsräume bei Erreichung  des gewünschten Enddruckes nach der  Druckleitung zur Turbine     bezw.    Verbren  nungskammer öffnen.  



  Derartige Verdichter sind ihrer Gattung  nach bekannt unter dem Namen .Schrauben  verdichter,     @Schraubenkapselwerk    und     dergl.     In der Technik haben diese Verdichter  bisher keine praktische Bedeutung er  langt, sei es, weil man die in ihnen liegen  den     Entwicklungsmöglichkeiten    nicht er  kannte oder aber sie in einer Form ent  wickelte, welche ihrer Eigenart in keiner  Weise entsprach und daher von vorne-herein  zum Misserfolg verurteilt war.  



  Gemäss der Erfindung     besteht    die sowohl  als Verdichter als auch als Motor verwend  bare 'Schraubenmaschine aus zwei oder meh  reren zusammenarbeitenden Schraubenrädern,  von denen .das eine Zähne mit konvexen und  das andere solche mit konkaven Flanken be  sitzt und die zusammen mit dem sie um  schliessenden     Gehäuse    an Inhalt veränder  liche Arbeitsräume für dass zu verdichtende       bezw.    expandierende Arbeitsmittel bilden,  wobei .die eingeschlossenen Arbeitsräume und  der Ein- und     Auslass    für das     Arbeitsmittel     zueinander derart angeordnet sind, dass der  Einlass in einem     Arbeitsraum    beim Umlauf  der Schraubenräder erst dann schliesst,

   nach  dem dieser Raum sein volles Volumen er  reicht hat, und dass der     Auslass    in offener  Verbindung mit dem     Arbeitsraum    bleibt, bis  das Volumen des Arbeitsraumes auf den  Wert Null     vermindert    wurde, wobei die  Schraubenräder sowohl unter sich als auch  gegenüber der     Gehäusewand        ,Spiel    besitzen.  



  Die bisher bekannten Schraubenverdich  ter hatten sicherlich in erster Linie deshalb       keinen    praktischen Wert, weil man nicht er  kannte, dass     @solche    Maschinen nur bei sehr  hohen     Umfangsgeschwindigkeiten    mit Erfolg  arbeiten. Wenn z. B. bei verschiedenen Aus  führungsformen der     Vorschlag    gemacht wor  den     ist,    den einen Läufer durch einen andern  anzutreiben, so ist allein durch diese Mass-         nahme    der Umlauf     1-solcher    Verdichter auf  ein     Geschwindigkeitsgebiet    begrenzt, welches  jede praktische Brauchbarkeit ausschliesst.  



  Weitere Einzelheiten der Erfindung er  geben sich aus -der nachfolgenden Beschrei  bung der     Auaführunb    Beispiele, die in den  Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen:       Fig.    1 eine     Aussenansicht    des Gehäuses  eines zylindrischen     Schraubenverdichters    ge  mäss der Erfindung,       F'ig.    2 eine Seitenansicht dieses Gehäuses,       Fig.    3 eine Ansicht von oben.

   In dieser  Ansicht ist auch der     Eintrittsstutzen    des  Verdichters dargestellt,       Fig.    4 zeigt einen Schnitt des Verdichters  nach der Linie 4-4 in     Fig.    3,       Fig.    5 in vergrössertem     Massstab    einen  Schnitt durch den Verdichter nach der Li  nie 5-5 der     Fig.    6,       Fig.    6 einen Schnitt nach :

  der Linie 6--6  in     Fig.    5,       Fig.    7 einen Schnitt nach der Linie 7-7  in     Fig.    6,       Fig.    8 einen Schnitt nach der Linie 8-8  in     Fig.    -6,       Fig.    9 eine Teilansicht eines Schrauben  rades, in     achsialer        Richtung    gesehen,       Fig.    10 einen Schnitt nach der Linie  10-10 in     Fig.    9,       Fig.    11 einen Schnitt nach der Linie  11-11 in     Fig.        1'0,

            Fig.        1'2    einen Verdichter mit     konischen     Schraubenrädern ungleichen Durchmessers.       Fig.    13 und 1-4 die Eintritts-     bezw.    Aus  trittsseite eines Verdichters mit konischen  Schraubenrädern gleichen Durchmessers.,       Fig.    15 eine mit einem Verdichter gemäss  der Erfindung ausgerüstete     Gleichdruckgas-          turbinenanlage    und       Fig.    16 eine     Gasturbinenanlage,    bei der  sowohl der Verdichter als auch die Gas  turbine als Schraubenmaschinen gemäss der  Erfindung ausgebildet sind.  



  Bei der in den     Fig.    1 bis 11 dargestellten       Ausführungsform    besitzt der Verdichter  zwei zylindrische     jSchraubenräder    12 und 14,  die von einem gemeinsamen Gehäuse 16 ein-           geschlo5#aen    sind, welches sich dem äussern  Umfang der Schraubenräder anschliesst und  somit die aus     Fig.    4     eisichtliche    Quer  schnittsform erhält. Im dargestellten Bei  spiele haben die Schraubenräder unterein  ander verschiedene Durchmesser von solcher  Grösse, dass der     Teilkreisdurchmesser    des  grösseren Rades gleich dem     Kopfkreisdurch-          messer    des kleinen Rades ist.

   Auf der Ein  trittsseite des Verdichters besitzt das Ge  häuse einen Flansch<B>18,</B> an dem der Einlass  stutzen 20 angeschraubt ist. Der Einlass  stutzen ist mit Hilfe von Rippen 22     bezw.     24 mit im wesentlichen zylindrischen     Guss-          stücken    26     bezw.    2-8, 30 verbunden, welche  im     innern    Kugellager 32     bezw.    34 aufnehmen       (Fig.    5).  



  Das Schraubenrad 12 ist an seinem linken  Ende mit Hilfe von .Schrauben 36 mit einem       Endstück    38 fest verschraubt, welches im  Kugellager 32 gelagert ist. Auf der rechten  oder Hochdruckseite ist das Schraubenrad     1.2     in einem Kugellager 40 gelagert, welches  vom Gehäuse 16 getragen wird. Neben dem  Kugellager 40 ist ein Zahnrad 42 angeordnet,  das zusammen mit dem Kugellager durch  eine Mutter 44 gegen     achsiale    Verschie  bung gesichert ist und mit einem Zahn  rad 46 zusammenarbeitet, das auf dem rech  ten Ende des Schraubenrades 14 sitzt.

   Zu  beiden Seiten des Kugellagers 32 sind mit  dem     Gussstück    26 Ringe 48 und 50 ver  schraubt, die als Ölfänger     ausgebildet    sind,  um zu verhindern,     da.ss    Schmieröl aus dem  Raume 52 austritt. Ähnliche Ölfänger sind  auch auf der Hochdruckseite angeordnet, und  zwar     derart,    dass das Kugellager 40 und das  Zahnrad 42 von den Ölfängern 54 und 56       eingeschlossen    sind.  



  Auf der Niederdruckseite des Verdichters       sind    neben dem Kugellager 32 auf dem     End-          :stüch    38 mit Dichtungsringen versehene  Scheiben 58 und 60 angebracht, die zusam  men mit einer am feststehenden Teil 26 be  festigten, ebenfalls mit Dichtungsringen     ver-          sehenen        ,Scheibe    62 eine     Labyrinthdichtung     bilden. Eine weitere     Labyrinthdichtung    64  ist zwischen den einander nahe liegenden    zylindrischen Flächen     des    umlaufenden  Endstückes 38 und des feststehenden Teils  26 vorgesehen.

   Der Raum zwischen den bei  den Dichtungen steht mit einem Stutzen 66  in Verbindung, welcher durch eine nicht dar  gestellte 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       Labyrinthdiehtungen    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     Kompres-          sorleistung        bezw.    von .der Höhe des End  druckes im Verdichter, weil sowohl der auf  das     ,Schraubenrad    ausgeübte     Achsialdruek     als auch der auf das Endstück 38 wirkende       Druck    im gleichen     iSinne    mit dem     Verdich-          terenddruck    :sich ändern.

   Nach     Durchströ-          mung    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 sie umgebenden  Hohlräume ein gewisser     ,Zwischenraum    gebil  det wird. Die zuletzt beschriebene Einrich  tung dient zur Kühlung     des    Schraubenrades       sowie    der Lager. Das Gehäuse 16 ist auf der  rechten Seite durch einen Deckel 82     abge-          schlo@ssen,    durch den zwei Düsen 84 und 86  durchgeführt sind.

   Die Düse 84 reicht in das  Innere des Rohres 7,6 und dient zur Zufüh-           rung    von Kühlflüssigkeit für das Schrauben  rad 12. Die durch die Düse 84 einströmende       Kühlflüssigkeit    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 3.8 an  der linken Seite durch eine Schraube 90 ab  geschlossen ist, und fliesst dann in der Rich  tung der Pfeile 92 an der     Aussenseite    des  Rohres 76 zurück und gelangt schliesslich in  den Raum 94, von wo sie durch die     Auslass-          öffnung    96 nach aussen abgeführt wird.

   Der  Raum 94 ist durch eine Wand 97 nach links  abgeschirmt. Etwa an der Welle nach links  eindringende Flüssigkeit wird durch Flieh  kraftwirkung von dem Flansch 99 erbge  schleudert.  



  Das linke Lager 84 des Schraubenrades  14 ist in     achsialer        Richtung    gegenüber dem  Lager 32 für das Schraubenrad 12 versetzt,  um eine möglichst raumsparende Unterbrin  gung eines Entlastungskolbens für das  Schraubenrad 14 zu ermöglichen. Auch das  Lager 34     iet    zu beiden Seiten von     Ölfängern     98 und 100 begrenzt. Desgleichen sind das  Lager 102 auf der     Hochdruckseite    des  Schraubenrades 14, sowie das Zahnrad 46  von     Ölfängern    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 enthaltenden Raum 120 vor der  Einstrahlung des verdichteten heissen     Mittels     zu schützen.  



  Die     Mittel    zur Verminderung oder zum  Ausgleich des     Achsialdruckes    des Schrauben  rades 14 sind in folgender Weise angeord  net. Auf dem     linken    Wellenende 108 des  Schraubenrades 14 ist eine mit     ringförmigen          Dichtungsleisten    versehene Scheibe 110 mit  tels einer den Hohlraum der Welle 108 ver  schliessenden Schraube 112 befestigt. Ein auf  dem feststehenden Teil 28 aufgesetzter     Dek-          kel    114 besitzt auf der Innenseite entspre  chende Dichtungsleisten, die zusammen mit  den     Dichtungsleisten    der Scheibe 110 eine         Labyrinthdichtung    113 bilden.

   Durch eine       Öffnung    116 im Deckel 114 wird Druck  mittel, zweckmässig von dem im Verdichter  selbst verdichteten Mittel zugeführt, welches  einen dem     Achsialdruck    des Schraubenrades  14 entgegenwirkenden Druck auf die Scheibe  110 ausübt. Dieser Druck ändert sich bei       Änderung    der     Verdichterleistung        wieder    in  Übereinstimmung mit dem     Verdichterend-          druck,    so dass auch hier eine selbsttätige An  passung des Gegendruckes an den     Achsial-          druck    des     .Schraubenrades    erfolgt.

   Das ent  spannte     Druckmittel    tritt durch die (Öffnung  115 aus.  



  Die Kühlung des     Scbraubenrades    14 so  wie der beiden Lager 34 und 102 erfolgt in  gleicher Weise wie die oben beschriebene  Kühlung des     Schraubenrades    12 und der  dazu gehörigen Lager. Die     Kühlflüssigkeit     strömt durch die Düse 8-6 in das innere Rohr  118 und an der Aussenseite dieses     Rohrres     zurück in den Raum 94, von wo aus .sie     zu-          @sammen    mit der im .Schraubenrad 12 er  wärmten Kühlflüssigkeit durch die Auslass  öffnung 96 abfliesst.

   Die von der Kühlflüs  sigkeit     bestrichene    Innenfläche des     Ilohl-          raumes    der Welle     bezw.    des     'Schraubenrades     14 ist, wie aus     Fig.    5 ersichtlich, gewellt       ausgeführt,    um die wirksame     Kühlfläche    zu       vergrössern.     



  Um zu verhindern, dass ein     Teil    des ver  dichteten und erwärmten Mittels in den die  Lager 40 und 102, sowie die     Zahnräder    42,  46 enthaltenden Raum 120 gelangt, kann  letzterer durch eine     Leitung    122     unter    Druck  gesetzt werden. Als Druckmittel wird zweck  mässig im Verdichter verdichtete, vor Ein  führung in den Raum 120 gekühlte Luft  oder     dergl.    verwendet.  



  Neben der     beschriebenen    Innenkühlung  ist noch eine Kühlung für das Gehäuse vor  gesehen, das zu diesem Zwecke auf der Hoch  druckseite hohl ausgebildet     ist,    so dass  Kühlflüssigkeit durch die Hohlräume 124       umlaufen    kann. Diese     Anordnung    dient nicht  so sehr der eigentlichen Kühlung als viel  mehr :dazu, die betreffenden Teile auf mög  lichst     unveränderter        Temperatur    zu halten,      so dass die Spielräume zwischen den Läufern  und dem Gehäuse sehr klein     bQmeSSen    wer  den können.  



  Die die     Achsialdrücke    aufnehmenden La  ger 40 und     102-,sind    auf der Hochdruckseite       des        Verdichters    angeordnet. Aus     Fig.    5 ist  auch ersichtlich, dass die die beiden Schrau  benräder 12 und 14 verbindenden     Zahnräder     42 und 46, die zweckmässig mit schrägen       Az.hnen        ausgeführt    sind. so nahe wie möglich  an die die     Achsialdrücke    aufnehmenden La  ger herangerückt sind, damit sie unabhängig  von Temperaturschwankungen stets genau  eingestellt bleiben.  



  Der Antrieb des     beschriebenen    Verdich  ters erfolgt an dem     Endflansch    126, der  durch dis     .,Schraube    90 mit dem Endstück  38 verbunden ist und die     Labyrinthscheiben     58 und 60, sowie die     Innenlaufringe    des  Kugellagers 32 gegen     achsiale    Verschiebung       ,sichert.     



       Dass    zu verdichtende Mittel, z. B. Luft,  wird in Richtung der Pfeile 128 angesaugt  und     verlässt    den Verdichter durch den aus  den     Fig.    6 und 7 ersichtlichen Austritt  stutzen 130. Wie in     Fig.    5 der Deutlichkeit  halber in etwas übertriebenem Masse dar  gestellt ist, sind die beiden Läufer 12 und 14  zueinander .sowie im Verhältnis zu dem sie  umgebenden Gehäuse so angeordnet, dass sich  zwischen den Läufern :sowie zwischen Läu  fern und Gehäuse stets kleine Spielräume  befinden. Um die gegenseitigen Abstände  zwischen Läufern und Gehäuse einwandfrei  aufrecht erhalten zu können,     ist    eine sehr  ..sorgfältige Ausführung der Lagerung und  des Zahnradgetriebes notwendig.

   Die     LTber-          tragung    der Bewegung des von aussen ange  triebenen Läufers 12 auf den zweiten Läufer  14 erfolgt also nur durch     Vermittlung    der       Zahnräder,    nicht aber durch     unmittelbaren     Eingriff der beiden Schraubenprofile, weil  zwischen letzteren stets ein Spielraum vor  handen     ist.    Um die Einhaltung der<B>be-</B>  absichtigten Spielräume sicherzustellen, ge  nügt es nicht, eine Verstellung der Läufer  in radialer Richtung zu verhindern, sondern    es muss auch dafür gesorgt werden, dass keine       gegenseitigen        ach:sialen    Verschiebungen der  Läufer auftreten können.

   Zu diesem Zwecke  kann neben sorgfältiger Ausführung der die       achsialen    Drücke aufnehmenden Lager     =1.0     und 102 auch ein     gewisser    Ausgleich durch       Änderung    des Druckes geschaffen werden,  den das bei 68     bezw.    116     zugeführte    Druck  mittel auf das Endstück 38     bezw.    den Ent  lastungskolben 110 ausübt.  



  Die Läufer 12 und 14 sind zylindrisch  ausgebildet und mit einem dreigängigen Ge  winde     versehen,    dessen Profilform aus     Fig.    4  ersichtlich ist. Um bei Verwendung zylindri  scher Schraubenräder, deren Gewinde sich  nicht über die ganze Peripherie, also weniger  als<B>360'</B> erstreckt, bei der Drehung der Läu  fer eine Verminderung der Verdichtungs  räume nach der Druckseite hin zu erhalten,  können die Schrauben mit nach der Druckseite  hin abnehmender Steigung     ausgebildet    sein,  so dass der     zwischen    zwei     aufeinanderfolgen-          den    Gängen einer Schraube,

   den angrenzen  den Teilen der andern     Schraube    und dem  Gehäuse     eingeschlossene    Raum bei seiner       Wanderung    nach der     Druckseite    hin all  mählich kleiner und der Druck     des    in diesem  Raume eingeschlossenen Mittels in     ent6pre-          chendem    Masse grösser wird. Im dargestellten       Ausführungsbeispiel    besitzen die -Schrauben  durchweg eine     unveränderte    Steigung und  die Verminderung der     Verdichtungsräume     wird hier in folgender Weise erreicht.  



  Die auf der     Druckseite    des Verdichters  gelegenen Stirnflächen der Schraubenprofile  und die zwischen diesen Profilen eingeschlos  senen Räume liegen nicht vollkommen frei  nach dem Austrittsstutzen hin,     sondern    sind  durch radiale Teile 132, 134 (Fug. 5) des Ge  häuses teilweise abgedeckt, so dass eine un  mittelbare Verbindung von den zwischen den       Schraubenrädern    eingeschlossenen Räumen  zum Austrittsstutzen hin nur längs eines be  stimmten Teils des Umfanges der Läufer be  steht,     und    zwar im dargestellten Beispiel  längs des Teils 136-138-140 (Fug. 6).

   Der  übrige Teil des Umfanges ist     teils    durch die  radialen Gehäusewandungen 1.32, 134 und      teils durch besondere 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  dern Schraube und dem Gehäuse eingeschlos  senen Raum, so wandert dieser Raum infolge  der Drehung der Läufer in     achsialer    Rich  tung von der .Saugseite nach der Druckseite  hin, ohne dass sich zunächst der Inhalt des  Raumes und der Druck     des    darin eingeschlos  senen     jlittels    ändern.

   Sobald sich aber dieser  Raum soweit nach der Druckseite hin ver  schoben hat, bis der vorderste Teil des Rau  mes das Ende der     iSchraubenräder,    also die  der     Druckseite    zugewandte Stirnseite der  Läufer erreicht hat, beginnt sich der Inhalt  des Raumes zu verkleinern, weil die Aus  strömseite durch die Gehäuseteile 132,     1:14          bezw.    durch die Schieber 142 und 144     ver-          echlossen    ist.

   Die hintern, durch     die,Schrau-          benprofile    gebildeten Begrenzungswände des  Raumes wandern weiter in     achsialer    Rich  tung gegen die Druckseite hin und der  Raum wird daher     fortwährend    kleiner. Ent  sprechend der Verminderung des Raumes  wird die darin eingeschlossene Luftmenge  verdichtet. Die Verdichtung geht so lange vor  sich, bis eine Kante eines den. Raum begren  zenden Profils den Punkt 136 oder 140       (Fig.    6) erreicht.

   Von diesem     Augenblick-    an  kann das     verdichtete    Mittel in den     Auslass-          stutzen    130 strömen, der, wie     aus        Fig.    7 er  sichtlich ist, eine solche     Form    besitzt, dass  das verdichtete     Mittel    sowohl in     ach.sialer,     als auch in radialer     Richtung    abströmen  kann.  



  Aus dem eben geschilderten Vorgang bei  der Verdichtung folgt nun,     da.ss    das Mittel  verdichtet     wird    auf einen     umso    höheren  Druck, je näher die Punkte 136 und 140     an-          einanderliegen,    und auf einen um so niedri  geren Druck, je weiter diese Punkte vonein  ander     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     Verdieh-          tungsenddruckes    unter sonst gleichen Ver  hältnissen ausgenutzt werden. Aus der Dar  stellung in     Fig.    6 ist ersichtlich, dass der  zwischen den Punkten 136 und 140 liegende  freie Umfang durch     Herausziehen    der -Schie  ber 142 und     144    vergrössert werden     kann.     und zwar derart,     da.ss    der freie Umfang vom  Punkte 146 bis zum Punkte 148 reicht.

   Wie  aus     Fig.    8 ersichtlich     ist,    besitzt der Schie  ber 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 nicht in       achsialer    Richtung verschiebbar gelagert ist,  geöffnet     bezw.    geschlossen werden kann. Der  Schieber 142 ist in ähnlicher Weise durch  Drehung einer in einem Lager 156, 158 ge  lagerten Spindel 160 verschiebbar ange  bracht.

   In dem dargestellten Ausführungs  beispiel sind zwei keilförmige     Einsatzstücke     162 und 164 gezeigt, welche dann in der  dargestellten Weise eingesetzt werden, wenn  die Schieber 142 und 144 sich in geschlos  sener Stellung befinden, und welche dem  verdichteten Mittel eine wirbelfreie     Abströ-          mung    ermöglichen. Diese     Einsatzstücke    wer  den durch Schrauben     1,6,6    und 168 in ihrer  Lage gehalten.  



  Die     Fig.    9 bis 11 zeigen die Anordnung  der eingangs erwähnten Dichtungsrippen.  Das Schraubenrad besitzt an :seiner Stirn  fläche sowohl radial verlaufende Rippen 170  als auch in Richtung des Umfanges angeord  nete Rippen<B>172</B> und     17.1.        Ferner    sind Rip  pen 176 an der Stirnseite der Schraubenpro  file und Rippen 178 an der gegen das Ge  häuse     gerichteten    Kopfseite der Profile vor  gesehen. Die Anordnung der zuletzt genann  ten     Dichtungsrippen    178 ist in     Fig.    11 in  grösserem Massstube dargestellt.  



  Der in     Fig.    12 gezeigte 'Schraubenver  dichter unterscheidet sich von dem vorher  beschriebenen im wesentlichen dadurch, dass  er konische -Schraubenräder besitzt. Bei der  Drehung der Läufer     -#vird    daher der Inhalt  eines nach der Druckseite hin     wandernden          geschlossenen    Rahmens allmählich kleiner      und der Druck des darin     eingeschlos.sencn     Mittels in entsprechendem Masse grösser. Hier  ist daher keine teilweise Abdeckung der nach  der Druckseite gerichteten .Stirnfläche der  Schraubenräder erforderlich, weil die Ver  dichtung infolge der     Konizität    der Schrau  ben erfolgt, so dass das verdichtete Mittel von  den Läufern unmittelbar abströmen kann.

    Der Grad der Verdichtung hängt hier unter       .sonst    gleichen Verhältnissen teils von dem  Winkel ab, den die Läuferachsen miteinander  einschliessen, und teils von dem Verlaufe der  Steigung der Schraubenprofile. Bei nach der       Druckseite    hin kleiner werdender Steigung  ergibt sich ein höherer Enddruck als bei  gleicher Steigung.  



  Bei der in     Fig.    12 dargestellten Aus  führungsform haben die Schraubenräder 180  und 1,82 verschiedene Durchmesser von sol  cher Grösse, dass der Teilkreis des grösseren  Rades mit dem Kopfkreis .des kleineren Ra  des 180 zusammenfällt. Das Rad 1-80 ist auf  der Niederdruckseite in einem Kugellager  184 gelagert, welches in dem mit dem Ge  häuse 186 aus einem Stück gegossenen Teil  188 angeordnet und zu beiden Seiten von  Ölfängern 190 und<B>192</B> umgeben ist. Auf der       Hochdruckseite    ist der Läufer 180 in einem  Kugellager 194 gelagert, neben welchem das  Kegelrad 19,6 untergebracht ist.     Dass    Lager  und das Kegelrad sind wieder von Ölfängern       19-8    und 200 eingeschlossen.

   Eine äussere       Kühlung    des Verdichters     bezw.    der Lager  auf der Hochdruckseite ist bei der vorliegen  den Ausführung nicht vorgesehen. Damit die  Lage der Lagerachse von Wärmedehnungen  unbeeinflusst bleibt, wird das Lagergehäuse  202 von drei in das Gehäuse des     Verdichters     eingeschraubten, radial gerichteten Bolzen       ?(@4    gehalten, so dass es sieh in radialer Rich  tung unbehindert ausdehnen und zusammen  ziehen kann, ohne die Lage der Achse zu  verändern. Dies ist von grosser     Wichtigkeit,     damit das Spiel zwischen den Schrauben  rädern stets genau eingehalten wird.  



  Die Mittel zur Entlastung ,des Schrau  benrades 180 von dem bei der Verdichtung  entstehenden     Achsialdruck    sind hier die glei-         chen    wie beim Schraubenrad 1-4 der oben be  schriebenen Ausführungsform gemäss     Fig.    5.  Druckmittel wird der Hochdruckseite des       Verdichters    entnommen und durch eine Öff  nung 206 im Deckel 208 auf den auf der  Welle des Läufers 180 befestigten, mit La  byrinthringen versehenen     Entlastungskolben     210 geleitet, auf den es einen dem     Achsial-          druck    entgegengesetzten     Druck    ausübt.

   Nach  Entspannung in den     Labyrinthringen    fliesst       da-s    Druckmittel durch die Öffnung 212 ab.  



  Die Lagerung des Schraubenrades 182 er  folgt in Kugellagern 214 und 216, die in       achsialer    Richtung gegenüber den Lagern       184    und 194 des Schraubenrades 180 ver  setzt sind. Das Lager 214 ist von den     Öl-          fängern    218 und 220 eingeschlossen, während  der Raum 222, in welchem die die     Aehsial-          drücke    aufnehmenden Lager 194 und 216,  sowie die beiden Kegelräder 196 und 224  untergebracht sind, von     Ölfängern        226    und  228 begrenzt ist.

   Auch das Gehäuse 280 des  Lagers 216 wird durch radiale     Führungsbol-          zen    232 so gehalten, dass es sich zwar unter  dem Einfluss wechselnder Temperatur be  wegen kann,     .dass    jedoch dabei die Lage der  Achse unverändert erhalten bleibt.  



  Zwecks Ausgleichs des     Achsialdruckes     des Läufers<B>182</B> ist an der der Niederdruck  seite zugewandten Stirnseite desselben eine  mit Dichtungsringen versehene     iScheibe    234  angeschraubt. Druckmittel kann bei 236 ein  geleitet werden und gelangt durch     die    Boh  rung 2-38 von innen auf die Scheibe 234, auf  die es einen dem     Achs:ialdruck    des .Schrau  benrades 182 entgegengesetzten     Druck    aus  übt. Das Druckmittel fliesst unter Entspan  nung teils durch die     Labyrinthe    der Scheibe       23.4    radial nach aussen und teils durch eine  zweite     Labyrinthdichtung    240 und durch  eine Öffnung 242 ab.  



  Die Kühlung des Verdichters erfolgt hier  ebenfalls durch im Innern der Läufer vor  gesehene Kühlkanäle. Kühlflüssigkeit strömt  den beiden Läufern getrennt durch im  Deckel 244 eingesetzte Düsen 246     bezw.    248  zu und gelangt zunächst ins Innere von Roh  ren 250     bezw.    252, die .sie im Sinne der ein-      gezeichneten Pfeile von der Hochdruckseite  nach der Niederdruckseite hin durchströmt,  worauf sie in umgekehrter Richtung an der  Aussenseite der Rohre     zurückströmt    und in  den Raum 254 gelangt und von da aus durch  den     istutzen        2ä:6    abfliesst.

   Die Wand 257 und  die Flansche     2e59    und 2,61 dienen demselben  Zwecke wie die entsprechenden Teile 97 und  99 in     Fig.    5.  



  Der Antrieb des Verdichters erfolgt bei  dem Flansch 264. Das zu verdichtende Mit  tel tritt durch die ringförmigen Kanäle 258  und 260 in den Verdichter ein,     wird    von den  Schrauben unter Drucksteigerung in     ach-          sialer    Richtung nach rechts, geführt und ge  langt schliesslich in den Druckraum 262, von  wo es durch eine nicht eingezeichnete Aus  lassleitung seiner     Verwendungsstelle    zuge  führt wird.  



  In den     F'ig.    13 und 14 sind die Nieder  druckseite und die Hochdruckseite eines Ver  dichters dargestellt, der aus zwei konischen  Schraubenrädern 2-66 und 268 von gleicher  Grösse besteht. Das     .Schraubenrad    266 ist in  seinem linken Ende mit     einem    Endstück 270  verschraubt, das in einem Gleitlager 272 ge  lagert ist. Das Lager ist auf einer Seite von  einem Deckel 274, auf der andern Seite von       Ölfängern    276 begrenzt.

   Das rechte Ende des       Schraubenrades    266 ist sowohl in einem  Gleitlager 278, als auch unter     Vermittlung     eines mit dem Läufer verschraubten Bolzens  280 in einem Kugellager 282 gelagert, wel  ches den     Achsialdruck    aufnimmt. Neben den  Lagern ist das Kegelrad 284 angeordnet. Der  Bolzen 980 besitzt auf seiner rechten Seite  eine     achsiale    Öffnung 286, in welche ein  Rohr     2$8    zwecks Zuführung von Kühlflüs  sigkeit eingeführt ist. Das Lagergehäuse 290  wird auch hier durch drei radiale Bolzen 292  gehalten.  



  Die Mittel zur Entlastung des Schrauben  rades in     achsialer    Richtung sind hier diesel  ben wie die zur Entlastung des Schrauben  rades 182 in     Fig.    12 beschriebenen. Druck  mittel wird bei 294 zugeführt und fliesst  nach     Durchströmung    der beiden Labyrinth-         dichtungen    296 und<B>2298</B> bei 300     bezw.     302 ab.  



  Die Lagerung und Entlastung des  Schraubenrades 268 stimmen vollkommen  mit -der oben beschriebenen Lagerung     bezw.          Entlastung    des Schraubenrades 266 überein,  so dass sich eine Beschreibung derselben er  2ibrigt. Bei 304 ist die Zuführung und bei  306 die Ableitung von 'Schmieröl für das  Lager auf der     Niederdruckseite    angedeutet,  während .308 und 310 die entsprechenden       Schmierölanschlii,sse    für das Lager auf der       Hochdruckseite    bezeichnen. Bei 312 kann  Druckmittel, das durch die     Dichtung    314 ge  drungen ist, abgeleitet werden.  



  Das durch die Kanäle 31,6 und 318 ange  saugte zu verdichtende Mittel gelangt nach  erfolgter Verdichtung in den mit Leitblechen  320 versehenen Druckraum 322 und von dort  aus in die Austrittsleitung. Der Antrieb des  Verdichters erfolgt bei 32,4.  



  In den     Fig.    15 und 1,6 sind schematisch  zwei Beispiele für die Verwendung der  Schraubenmaschinen nach der Erfindung in       Gasturbinenanlagen    dargestellt.     Fig.    15  zeigt einen gemäss der Erfindung ausgeführ  ten Verdichter 326 in etwas     schematischer     Darstellung. Das Schraubenrad 328 ist bei  330 und 332 gelagert. Die Vorrichtung zum  Ausgleich des     Achsialdruckes    ist bei 334, die  Öffnung zur Zufuhr von     Druckmittel    bei  336 angedeutet.

   Das zweite Schraubenrad       33-8    ist mit Hilfe einer Kupplung     340    mit  der Welle einer Gasturbine 342 verbunden  und     wird    von dieser angetrieben. Die beiden  Schraubenränder stehen durch die Zahnräder  344     und    346 miteinander in Verbindung.  



  Der Verdichter saugt Luft bei 348 an.  Die     verdichtete    Luft gelangt durch die Aus  trittsleitung 350 in eine Verbrennungskam  mer 352, in die Brennstoff durch die Düsen  354 und 356 eingeführt wird. Nach erfolgter  Verbrennung gelangt das     Treibmittel    durch  die Leitungen 3.58     bezw.    360 in die Turbinen  342     bezw.    362.

   Die     Verbrennungskammer     und die Leitungen 358 und 360 sind doppel  wandig ausgebildet, so dass ein Teil der im  Verdichter 326 verdichteten Luft bei 364      aussen als Kühlluft um die     eigentliehe        Ver-          brennungskammer    und zwischen den ach  sialen Rohren bis an :die Turbinen heran  geführt wird. Die Turbine 362 treibt einen  elektrischen Generator 3,66 an. Die Abgase  der Turbinen     treten    bei 368     bezw.    370 aus.  



  Die vorstehend     erläuterten    und beschrie  benen     Sehraubenmaschinen        sind    in ihrer  Wirkungsweise als Verdichter gezeigt. Sie  sind aber umkehrbare Maschinen und kön  nen daher auch als Motoren, z.

   B. als Gas  turbinen,     laufen.    Ein     Beispiel        :dafür        zeigt          schematisch        Fig.    16 anhand     einer        Gastur-          binenanla.ge.    Dieselbe enthält wieder einen       Sehra.ubenverdichter    372, der Luft bei     37.1     ansaugt und .sie nach ihrer     Verdichtung    in  die Verbrennungskammer 376 drückt.

   Die  Gasturbine .ist hier als     Schraubenmaschine     nach :den gleichen     Grundaätzen        ausgeführt,     die oben für die     Konstruktion    des Verdich  ters     erläutert    worden sind.

   Im Falle     eines     Motors strömt das     Treibmittel    s     @elbstvemstän:d-          lich    in Räumen, deren Volumen von der     Ein-          trittsseite    nach der     Austrittsseite        hin    zu  nimmt,     wobei        das        Treibmittel    unter Expan  sion Arbeit abgibt. Die Abnahme     der    Nutz  leistung der Turbine 378 erfolgt an der  Kupplung 3.80.  



  Die in den     Fig.    1 5 und     1!6        dargestellten          Schraubenverdichter        bezw.    die Turbine 378  sind mit zylindrischen Schraubenrädern ge  zeigt, doch können sie natürlich auch mit ko  nischen Rädern versehen sein,     etwa    nach Art  der     Fig.    12 bis 14.  



  In     Fig.    16 sind schliesslich mit 382 und  384 Entlastungsvorrichtungen für :die untern       Schraubenräder        -des    Verdichters und der  Turbine angedeutet.  



  Wie aus den dargestellten     Ausführungs-          beispielen    hervorgeht,     sind,die    eingeschlosse  nen Arbeitsräume und der Ein- und     Auslass     für das     Arbeitsmittel    zueinander derart an  geordnet,     dass    der Einlass zu einem Arbeits  raum beim Umlauf der     Schraubenräder    erst  dann schliesst,     nachdem        dieser    Raum sein  volles Volumen erreicht hat, und dass der       _uslass    so lange in offener Verbindung mit    dem Arbeitsraum bleibt, bis das     Volumen     ,des Arbeitsraumes auf den Wert Null ver  mindert ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Sowohl als Verdichter, als auch als Mo tor verwendbare Schraubenmaschine mit zwei oder mehreren zusammenarbeitenden um laufenden Schraubenrädern, von denen das eine Zähne mit konvexen und das andere solche mit konkaven Flanken besitzt und die zusammen mit dem sie umschliessenden Ge häuse an Inhalt veränderliche Arbeitsräume für,das zu verdichtende bezw. expandierende Arbeits:
    mittel bilden, wobei die eingeschlosse nen Arbeitsräume und der Ein- und Auslass für das Arbeitsmittel zueinander -derart an geordnet sind, dass der Einlass zu einem Ar beitsraum beim Umlauf der Schraubenräder erst dann schliesst, nachdem dieser Raum sein volles Volumen erreicht hat, und dass der Auslass so lange in offener Verbindung mit dem Arbeitsraum bleibt, bis das Volumen des Arbeitsraumes auf den Wert Null ver mindert ist,
    wobei die Schraubenräder so wohl unter sich als auch .gegenüber der Ge häusewand Spiel besitzen. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Schraubenmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zur ach- sialen Einstellung der Läufer dienenden Achsiallager auf der Hochdruckseite der Läufer angeordnet sind. 2.
    Schraubenmaschine nach Uneranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenräder mit einer Umdrehungs zahl umlaufen, welche am grössten Um fang der Schraubenräder eine Geschwin digkeit von 25 bis 300 Meter in der Se kunde ergibt, und dass die Schrauben räder zwangsläufig .durch eine Trans mission miteinander gekuppelt sind, die in der Nähe der Achsiallager angeordnet ist. 3. Schraubenmaschine nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, -dass die La ger für :die Wellen benachbarter Sehrau- benräder untereinander in achsaler Sich tung versetzt sind. 4.
    Schraubenmaschine nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trausmission zwischen zwei Lagern be- nachba.rter Schraubenräder angeordnet ist. 5. Schraubenmaschine nach Unteranspruch 4, gekennzeiehnet durch einen Ent lastungskolben, der den Achsialdruck :des Schraubenrades aufnimmt und die Einhaltung der Spielräume zwischen den Schraubenrädern in aehsialer Richtung gewährleistet. 6.
    Schraubenmaschine nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ent lastungskolben auf der Seite geringeren Druckes angeordnet ist und mit einer Druckleitung verbunden .ist, die an eine Stelle höheren Druckes -der Schrauben maschine angeschlossen ist. 7. Schraubenmaschine nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Ent- lastungskolben und Lager zweier zu sammenarbeitender Schraubenräder in achsialer Richtung in umbekehrter Reihenfolge angeordnet sind.
    B. Schraubenmaschine nach Unteranspruch <B>1,</B> dadurch :gekennzeichnet, dass die Ach siallager der Läufer durch radial gerich tete holzen festgehalten werden. 9. Schraubenmaschine nach Unteranspruch 8, dadureh gekennzeichnet, dass die Schraubenräder auf der Stirnseite und Kopfseite mit Dichtungsleisten versehen sind.
    <B>10.</B> Schraubenmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das @Ge- häus6 wenigstens auf der Hochdruckseite ,der Maschine mit derart ausgebildeten Öffnungen versehen ist, dass tlas Arkits- mittel sowohl in radialer als auch a.ch- sialer Richtung aus- respektive einströ men kann.
CH189932D 1934-10-16 1935-10-11 Sowohl als Verdichter als auch als Motor verwendbare Schraubenmaschine. CH189932A (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1293389B (de) * 1960-06-03 1969-04-24 Svenska Rotor Maskiner Ab Einrichtung zum Regeln eines Schraubenverdichters
DE1293387B (de) * 1959-06-04 1969-04-24 Svenska Rotor Maskiner Ab Regelungseinrichtung an einer zur Kompression oder Expansion eines Foerder- bzw. Arbeitsmediums geeigneten Schraubenrotormaschine

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