Gehäuse für Rotationsmaschine Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Rota tionsmaschine mit mindestens zwei parallelen, einander schneidenden Rotorbohrungen, das mindestens zwei Abschnitte umfasst, die längs einer senkrecht zu den Bohrungsachsen verlaufenden Teilungsebene an einander anliegen und je mit Lagerbohrungen für die Rotoren versehen ist.
Gehäuse, wie sie zum Beispiel für als Kompressor oder Expansionsmaschine wirkende Schraubenrad- und andere Rotormaschinen verwendet werden, mit mindestens zwei parallelen, einander schneidenden zylindrischen Bohrungen, können aus fertigungs- und montagebedingten Gründen nicht aus einem einzigen Stück hergestellt werden. Zumindest bei Schrauben radkompressoren ist es aber von besonderer Wichtig keit, dass das Spiel zwischen den Rotoren untereinan der und zwischen den Rotoren und dem Gehäuse so klein wie möglich gehalten wird, weil der erzielbare Wirkungsgrad grösstenteils von der Grösse dieser Spiele abhängt.
Gewöhnlich ist eine, möglicherweise aber beide der Abschlusswände des Gehäuses separat ausgebildet, oder das Gehäuse ist in einer senkrecht auf die Rotorachsen verlaufenden Ebene in zwei Hälften geteilt, wobei jede Mantelhälfte des Gehäuses mit der zugehörigen Abschlusswand als ein Stück aus gebildet ist. Unabhängig von der Lage der Teilung ist es sehr wichtig, dass die einzelnen Gehäuseteile zueinander genau fluchten, damit die Rotorachsen in einer Ebene liegen, parallel zueinander verlaufen und relativ zum Gehäuse die richtige Lage einnehmen, d. h. dass die Achsen der Lager mit den Achsen der Gehäusebohrungen zusammenfallen.
Wenn die Achsen der Lager in den Abschlusswänden nicht in ein und derselben Ebene liegen, verlaufen die Rotoren schräg zueinander, so dass unnötig grosse Spiele notwendig sind, welche wiederum unnötig grosse Undichtheiten ergeben.
Bekanntlich ist es indessen unmöglich, bei Bearbei tung eines Arbeitsstückes vollkommen genaue Masse zu erhalten, sondern für jedes Mass werden zwei Grenzwerte angegeben, zwischen denen das betreffende Mass liegen muss. Die Spanne zwische diesen Grenz werten, d. h. die Toleranz, ist nach Grösse dieser Masse und Bearbeitungsart sehr verschieden.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein Gehäuse der oben angeführten Art zu schaffen, dessen Herstellung die Ausnützung höchstmöglicher Genauig keit gestattet, ohne dass der Zusammenbau der Ge häuseabschnitte erschwert oder unmöglich wird. Das Gehäuse nach der Erfindung zeichnet sich aus durch ein erstes Führungsmittel bestehend aus einer in der Anliegefläche des einen Abschnittes vorgesehenen, mit der einen Rotorbohrung konzentrischen Nut und einer darin eingreifenden, auf der Anliegefläche des anderen Abschnittes vorgesehenen Feder, und durch ein zweites Führungsmittel,
das unabhängig von den Toleranzen der Lagerbohrungsabstände ist und die beiden Ab schnitte gegen gegenseitige Schwenkung um die Achse der genannten Rotorbohrung sichert.
Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnung einige bekannte Ausführungsformen und einige erfindungsgemässe Ausführungsformen von Ge häusen näher erläutert.
Fig. 1 stellt einen axialen Längsschnitt durch ein bekanntes Gehäuse einer Schraubenradmaschine und Fig. 2 einen in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1 gesehen Schnitt dar.
Fig. 3 ist ein Längsschnitt ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten und Fig. 4 zeigt einen längs der Linie 4-4 in Fig. 3 gesehenen, dem Schnitt nach Fig. 2 entsprechenden Querschnitt.
Fig. 5 zeigt einen den Fig. 1 und 3 ähnlichen Längsschnitt und Fig. 6 einen den Fig. 2 und 4 ähnlichen, in Richtung der Pfeile 6-6 in Fig. 5 gesehenen Querschnitt. Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfin dungsgemässes Gehäuse.
Fig. 8 ist ein in Richtung der Pfeile 8-8 in Fig. 7 gesehener Querschnitt.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Gehäuse.
Fig. 10 zeigt einen in Richtung der Pfeile 10-10 in Fig. 9 gesehenen Querschnitt.
Fig. 11 ist ein in Richtung der Pfeile 11-11 in Fig. 10 gesehener vertikaler Teilschnitt.
Fig. 12 zeigt einen in Richtung der Pfeile l2-12 in Fig. 9 gesehenen Querschnitt.
Fig. 13 stellt einen in Richtung der Pfeile 13-13 in Fig. 12 gesehenen Schnitt dar.
Fig. 14 zeigt eine andere Ausführungsform eines Gehäuses im Längsschnitt.
Fig. 15 und 16 sind in Richtung der Pfeile 15-15 bzw. 16-16 in Fig. 14 gesehene Querschnitte.
Fig. 17 stellt einen teilweisen Längsschnitt einer abgewandelten Ausführungsform des Beispieles nach den Fig. 14-l6 dar.
Fig. 18 und 19 zeigen in Richtung der Pfeile 18-18 bzw. 19-19 in Fig. 17 gesehene Querschnitte und Fig. 20 ist schliesslich ein in Richtung der Pfeile 20-20 in Fig. 18 gesehener vertikaler Teilschnitt.
Im nachfolgenden Teil werden zuerst einige be kannte Gehäuseausführungen erläutert.
Bei der Schraubenradmaschine nach Fig. 1 und 2 ist die Abschlusswand mit Hilfe konischer oder zylin drischer Stifte am Gehäuseabschnitt festgehalten, der aus einem mit der Abschlusswand 32 aus einem Stück gebildeten Mantelteil 30 besteht, wogegen die andere Abschlusswand einen separaten Abschnitt 34 bildet. Der männliche und der weibliche Rotor 36 bzw. 40 sind mit ihren Wellen 38 in den Lagern 42, 44 bzw. 46, 48 in der mit dem Mantel verbundenen bzw. separaten Abschlusswand 32 und 34 gelagert.
Beim Fluchten der separaten Abschlusswand 34 relativ zum Gehäuseabschnitt 30, 32 ist es notwendig, diese sorg fältig in die richtige Lage zum übrigen Gehäuse zu bringen, was jedoch entweder sehr zeitraubend ist oder sehr kostspielige Werkzeuge erfordert. Die Füh rungsstifte 50 werden dann in die Flanschteile 52 der Gehäuseabschnitte eingesetzt.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 ist eine andere Methode zur Erzielung einer genauen Fluchtung zwischen der gesonderten Abschlusswand und dem einstückig, aus dem Mantel und der anderen Abschlusswand bestehenden Gehäuseabschnitt ange wendet.
Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten bekannten Konstruktion ist die gewünschte Fluchtung durch um laufende Führungsmittel gewährleistet und zu diesem Zweck ist die teilende Stirnwand des aus Mantel und Abschlusswand bestehenden einstückigen Gehäuseab- schnittes 30, 32 mit zu den zugeordneten Bohrungen konzentrischen Nuten 54, 56 und die gesonderte Ab- schlusswand 34 mit zugeordneten ringförmigen Füh rungsfedern 58, 60 ausgestattet.
Diese Bauweise gewährleistet an sich genau zu den Achsen der zugeordneten Rotoren und Lager konzentrisch verlaufende Führungsmittel. Dabei ist erwünscht, dass diese Führungsmittel sowohl mit ihren inneren als auch mit ihren äusseren Durchmessern genau zusammenpassen, um so eine genaue Einfluch- tung zwischen dem aus Mantel und Abschlusswand bestehenden Gehäuseabschnitt und der gesonderten Abschlusswand erzielen zu können. In Wirklichkeit müssen jedoch sowohl bezüglich der Durchmesser der Führungsmittel als auch bezüglich der Achsab- stände gewisse Toleranzen zugelassen werden.
Aus diesem Grunde gewährleistet diese Konstruktion nur dann eine ausreichende Fluchtung, wenn die To leranzen in sehr engen Grenzen gehalten werden, was jedoch die Herstellung sehr kostspielig macht.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine andere bekannte Methode zur Erzielung einer Fluchtung zwischen dem aus Mantel und Abschlusswand bestehenden Gehäuse abschnitt 30, 32 und der getrennten Abschlusswand 34.
In diesem Fall ist der aus Mantel und Abschluss- wand bestehende Gehäuseabschnitt 30, 32 mit einem Führungsmittel versehen, das aus einer im zylindri schen Mantel der Bohrung für den männlichen Rotor konzentrisch zu dieser Bohrung angeordneten Ausneh- mung 62 und einer bogenförmigen, konzentrisch zur Bohrung für den weiblichen Rotor als axiale Ver längerung des zylindrischen Teiles dieser Bohrung ausgebildeten Feder 66 besteht.
Die gesonderte Ab- schlusswand 34 weist entsprechende komplementäre Führungsmittel auf, die aus einer mit der Ausnehmung 62 zusammenwirkenden Führungsfeder 64 und einer mit der Führungsfeder 66 zusammenwirkenden Aus- nehmung 68 besteht. Nach Einstellung einer genauen Fluchtung werden Führungsstifte 50 eingesetzt.
Bezüglich dieser Bauweise mit umlaufenden Füh rungsmitteln gelten im wesentlichen die gleichen Be merkungen wie zu der aus den Fig. 3 und 4 ersicht lichen Bauweise. Bei der Bauweise nach Fig. 5 und 6 ergibt sich aber dann eine schlechtere Ausrichtung, wenn die Abschlusswand und das übrige Gehäuse, wie zumeist in der Praxis vorkommend, unterschied lichen Temperaturen und damit unterschiedlichen Aus dehnungen unterworfen sind. .
Bei der Herstellung des bekannten Gehäuses nach Fig. 5 und 6 kann man so verfahren, dass der Gehäuse abschnitt 30, 32 in einer Drehbank zuerst derart auf gespannt wird, dass man die Lagerbohrung 42, die entsprechende Rotorbohrung und die Ausnehmung 62 bearbeiten kann. Diese drei Partien werden somit genau koaxial. Dann wird der Gehäuseabschnitt 30, 32 in einer anderen Lage aufgespannt, in der die Lager bohrung 44, die zugeordnete Rotorbohrung und die Feder 66 bearbeitet werden. Auch diese drei Partien werden genau koaxial.
In derselben Weise werden die Lagerbohrungen 46, 48, die Feder 64 und die Ausnehmung 68 des Gehäuseabschnittes 34 hergestellt.
Da es unbedingt notwendig ist, dass die Gehäuse abschnitte vollkommen starr miteinander verbunden sind und sich nicht seitlich zueinander bewegen können, müssen die Ausnehmungen und die Federn sehr genau ineinander passen, vorzugsweise unter Presspassung. Dies bietet an sich keine Schwierigkeiten.
Nun ist es aber so, dass man bezüglich der Achsab- stände mit verhältnismässig grossen Toleranzen rech nen muss. Auch wenn man voraussetzen könnte, dass der Abstand zwischen den Achsen der Lagerboh rungen 42, 44 zufälligerweise genau mit dem Abstand zwischen den Achsen der Lagerbohrungen 46, 48 übereinstimmt, wenn man diese Abstände beispiels weise in den Ebenen der äusseren Mündungen der Bohrungen misst, können die Achsen der Lagerboh rungen 42 und 44 etwas schräg zueinander verlaufen, anstatt vollkommen parallel zu sein.
Dies hat zur Folge, dass der Abstand zwischen den Durchdringungs- punkten der Achsen durch die Mündungsebene der Rotorbohrungen von dem Achsenabstand der Lager bohrungen 46, 48 des Gehäuseabschnittes 34 abweicht. Auch eine sehr geringe Abweichung genügt, um zu verhindern, dass die ineinander genau passenden Federn und Ausnehmungen zum Eingriff gebracht werden können.
Bei dem in den Fig. 7 und 8 dargestellten erfin dungsgemässen Gehäuse weist der aus Mantel und Abschlusswand bestehende Gehäuseabschnitt 30, 32 eine in die teilende Stirnfläche eingelassene Nut 70 auf, die zur Achse der Bohrung für den männlichen Rotor konzentrisch liegt. Die gesonderte Abschluss- wand 34 trägt eine zugeordnete Feder 72 an der teilen den Stirnwand, wobei die Feder und die Nut längs der beiden Umfangsseitenflächen der Feder zusam menwirken. Die Abschlusswand 34 ist infolgedessen bezüglich der Bohrung des männlichen Rotors fest gehalten und um deren Achse schwenkbar.
Wenn die Abschlusswand 34 richtig verschwenkt ist, wird die Achse der Bohrung für den weiblichen Rotor mit der Achse der zugeordneten Bohrung 48 für das Lager in der Abschlusswand zusammenfallen. Diese Stellung kann mit Hilfe eines einfachen Werkzeuges leicht eingestellt werden, wonach die Abschlusswand in dieser Lage mit Hilfe eines konischen oder zylindri schen Stiftes 50 festgehalten wird, der am gegenüber liegenden Rand der Teilungsebene des Gehäuses, nämlich gegenüber dem erstgenannten Führungsmittel, angeordnet ist. Selbstverständlich können die zuge ordneten Führungsmittel ihre Plätze wechseln, d. h. dass die Nut 70 und die Feder 72 auch auf der Seite des weiblichen Rotors und der Führungsstift 50 auf der Seite des männlichen Rotors vorgesehen sein können.
Bei der in den Fig. 9 bis 13 dargestellten Aus führungsform eines Gehäuses weist der aus Mantel und Abschlusswand bestehende Gehäuseabschnitt 30, 32 und die Abschlusswand 34 an der Seite des männ lichen Rotors ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführung eine Nut 74 bzw. eine Feder 76 auf. Auf der Seite des weiblichen Rotors besteht das Führungs mittel aus zwei kurzen bogenförmigen Federn 80, die im einstöckigen Gehäuseabschnitt 30, 32 konzentrisch zur Bohrung für den weiblichen Rotor angeordnet sind. Diese Federn liegen vorteilhaft auf senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den Achsen der Bohrungen für die männlichen und weiblichen Rotoren verlaufen den Radien.
Um die Bearbeitung dieser Federn 80 zu erleichtern, ist die teilende Stirnfläche des aus Mantel und Abschlusswand bestehenden Gehäuse abschnittes mit einer Nut 78 geringer Tiefe versehen. Diese Nut verläuft zur Bohrungsachse für den weib lichen Rotor konzentrisch beidseits der Führungs federn. Die gesonderte Abschlusswand 34 hat eine Nut 82, die zur Bohrungsachse des weiblichen Rotors konzentrisch ist. Die Federn 80 und die zugeordnete Nut 82 sind zum Zusammenwirken an den beiden Umfangsseitenflächen der zugeordneten Federn be stimmt. Die Herstellung der konzentrisch zur Bohrung des weiblichen Rotors und dem zugeordneten Mittel punkt des Lagers verlaufenden Bohrungsmittel für diese zweite Rotor- bzw.
Lagerbohrung kann auf einer Drehbank nach dem oben Gesagten erfolgen. Da die Abschlusswand 34 mit der einen Rotorbohrung, d. h. in diesem Fall mit der Bohrung für den männ lichen Rotor, fluchtet und um deren Achse schwenk bar ist, reicht eine einzige, in Umfangsrichtung kurze Führungsfeder aus, um die andere Bohrung, d. h. die Bohrung für den weiblichen Rotor, in die Einstellage der Abschlusswand relativ zur Mitte der ersten Rotor bohrung einzufluchten. In diesem Fall ist die Toleranz bezüglich des Mittenabstandes weniger wichtig, weil das kurze Führungsmittel eine Bewegung längs einer durch die beiden Rotormitten verlaufenden Linie er laubt.
Vom Gesichtspunkt der Herstellung aus sind die Führungsmittel vorteilhaft so ausgebildet, dass in ein und demselben Gehäuseabschnitt das eine Füh rungsmittel eine Feder und das andere eine vorstehende Führungsfeder aufweist. Es ist aber durchaus möglich, die Nuten nur in einem der Gehäuseabschnitte und die Führungsfeder in anderen Gehäuseabschnitten anzu ordnen. Es ist auch möglich, statt zwei kurzen Füh rungsfedern 80 nur eine einzige anzuwenden.
Beim Gehäuse nach Fig. 9 bis 13 bilden die Nut 74 und die Feder 76 eine genaue Führung, die in allen Schwenklagen des Gehäuseabschnittes 34 die Lager bohrung 46 in einer zur Mündung der Rotorbohrung konzentrischen Lage hält. Die kurzen Federn 80 sind mit der Verbindungslinie zwischen den Lagerbohrun gen im wesentlichen parallel. Es ist deshalb ohne weite res immer möglich, diese Federn in die entsprechende Nut 82 einzuführen, auch wenn die Achse der Lager bohrung 48 nicht genau mit der Achse der ent sprechenden Bohrung des Gehäuseabschnittes 30, 32 zusammenfällt.
Das zweite Führungsmittel ist somit unabhängig von aus Herstellungsgründen unvermeidlichen Un genauigkeiten der Achsabstände und verhindert jede gegenseitige Schwenkbewegung der Gehäuseabschnitte. Das Gehäuse nach den Fig. 14 bis 16 weist an der Seite des männliche Rotors ein eine Nut 84 und eine Feder 86 umfassendes Führungsmittel auf, das ähnlich den vorhergehenden Beispielen ausgebildet und im aus Mantel und Abschlusswand bestehenden Gehäuseab schnitt 30, 32 und an der Abschlusswand 34 vorgesehen ist. Das Führungsmittel auf der Seite des weiblichen Rotors umfasst am aus Mantel und Abschlusswand bestehenden Gehäuseabschnitt 30, 32 mindestens eine bogenförmige Feder 88, die eine axiale Verlängerung des Bohrungsmantels für den weiblichen Rotor dar stellt.
Eine zugeordnete Ausnehmung 90 ist in der Abschlusswand 34 derart vorgesehen, dass die Feder und die Ausnehmung am radial aussenliegenden Um fang der Feder zusammenwirken. Bezüglich der Aus führungsform nach den Fig. 14 bis 16 gilt im wesent lichen das zu den Fig. 9 bis 13 Gesagte. Beim Beispiel nach den Fig. 14 bis 16 kann die vorspringende Füh rungsfeder 88 wie ersichtlich in Umfangsrichtung eine grössere Ausdehnung haben und längs des gesamten Umfanges des Bohrungsmantels für den weiblichen Rotor verlaufen, weil diese Feder nur in Richtung längs einer die Mitten der beiden Rotorbohrungen verbindenden Linie wirksam ist.
Die Fig. 17 bis 20 zeigen eine Abwandlung des in den Fig. 14 bis 16 dargestellten Beispiels, wobei statt der langen Führungsfeder 88 auf der Seite des weiblichen Rotors zwei kurze Führungsfedern 94 vor gesehen sind, die auf einer zur Verbindungslinie zwi schen den Mittelpunkten der Rotorbohrungen senk recht verlaufenden Linie liegen. Auf gleiche Weise wie bei dem Gehäuse nach den Fig. 9 und 10 ist eine seichte Nut 96 am verbleibenden Teil der Stirnfläche des aus Mantel und Abschlusswand bestehenden Ge häuseabschnittes 30, 32 vorgesehen.
Die Gehäuse nach den Fig. 9 bis 20 haben den Vorteil, dass aus den schon erwähnten Gründen die getrennte Abschlusswand auf der Niederdruckseite angeordnet ist.