CH397937A - Mehrstufiger Schraubenradkompressor - Google Patents

Description

      Mehrstufiger        Schraubenradkotnpressor       Die vorliegende Erfindung betrifft einen     Schrau-          benradkompressor        mit        mindestens    zwei Druckstufen,       bestehend    aus zwei schraubenförmigen., dichtend     in-          einandergreifenden,    der Anzahl der     Druckstufen    ent  sprechend     in    Abschnitte unterteilten, von einem Ge  häuse     mit    die Druckstufen dicht voneinander tren  nenden Zwischenwänden umschlossenen     männlichen     und weiblichen Rotoren,

   wobei die     männlichen        Ro-          torschnitte        schraubenförmige    konvexe Kämme und       dazwischenliegende    Nuten und die weiblichen Rotor  abschnitte     schraubenförmige    konkave Kämme und       dazwischenliegende    Nuten     aufweisen    und, wobei die  Abschnitte jedes Rotors durch voneinander trennbare       Teilrotoren    gebildet sind.  



  Die Rotoren dieser Kompressoren werden mei  stens aus gesondert hergestellten     Teilrotoren    zusam  mengesetzt, und bei dem Zusammenbau des     Kom-          pressors    werden die miteinander zusammenwirken  den Teilrotoren einer Druckstufe in korrekte Winkel  lage zueinander     eingestellt    und in dieser Lage durch  ein     Synchronisiergetriebe        miteinander    verbunden. Ein  solches Getriebe für     einen        einstufigen    Kompressor ist       ziemlich    einfach; aber wenn es sich um     mehrstufige     Kompressoren handelt, werden die Synchronisier  vorrichtungen sehr verwickelt.

    



  Die     Synchronisiervorrichtung    hat die Aufgabe,  einen     Spielraum    zwischen den. miteinander zusam  menwirkenden Kämmen der Rotoren aufrechtzuerhal  ten, um Reibung zu     verhindern.    In radialer     Richtung     sind     :

  die    Rotoren somit     nur    vom     Gasdruck        belastet.     Um     Beimischung    von     Schmieröl    in die verdichtete  Luft zu vermeiden, hat man bisher auf eine Zwischen  lagerung der Rotoren     verzichtet    und     die    Rotoren  so steif     ausgeführt,    dass die     Durchbiegung    der nur     an     den Enden gelagerten Rotoren mässig     wird.    Diese       Durchbiegung        bedeutet        jedoch,

      dass man     mit    recht    grossen Spielräumen zwischen Rotoren und Gehäuse  wänden     rechnen    muss, was     deri    Wirkungsgrad ver  schlechtert.    Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaf  fung     eines    Kompressors der eingangs beschriebenen  Art, bei     d'em        verwickelt        Synchronisiervorrichtungen          fortfallen    können und ein verbesserter Wirkungsgrad  erzielt werden     kann.    Gemäss der     Erfindung    wird  diese Aufgabe dadurch gelöst,

   dass die Teilrotoren  des einen Rotors drehfest     miteinandtr    verbunden  sind', während die     Teilrotoren    des     anderen    Rotors  wenigstens eine     begrenzte        Drehbeweglichkeit        zuein-          ander    besitzen und wenigstens einer davon über den  entsprechenden     Teilrotor    des ersten Rotors     ange-.          trieben,    wird,

   und dass     wenigstens    die Teilrotoren     dies     getriebenen Rotors an ihren     gegenein.anderweisen-          den    Enden     mit        koaxialen        zylindrischen    Ansätzen ein  zeln in den die     Druckstufen    trennenden Z;

       Wischen-          wänden    des Gehäuses gelagert     sind.       Bei der     Drehmomentübertragung    vom einen zum  anderen Rotor wirken an den     Berührungsstellen          tangentiale        Kräfte,

          die        entgegengesetzte        Biegungs-          momente        verursachen.    Der auf den treibenden Ro  tor     wirkenden    Kraft ist im     wesentlichen    die von  dem Gasdruck     herrührende        Kraft    entgegengesetzt,  während für den getriebenen Rotor das     Um-          gekehrte        gilt.    Vorteilhaft ist deshalb jeder     Teilrotor          des    getriebenen Rotors an beiden Enden gelagert,  vorzugsweise derart,

       däss    die     Teilrotoren        hinsichtlich          Biegungsmomente    als völlig unabhängig voneinander  erachtet werden können. Da     dann    die     gegeneinandier-          weisenden    Enden der Teilrotoren des     getriebenen     Rotors     in    radialer Richtung festgehalten werden, ist  es zweckmässig, auch. den     treibenden    Rotor durch  Zwischenlagerungen zu stützen.           In        Abhängigkeit    von der Form der Kämme bzw.

    Nuten und somit vom Verlauf der     Dichtungslinie     zwischen den Rotoren kann die in den Nuten     befind          liche,        verdichtete    Luft eine     treibende    oder     bremsen'd'e     Wirkung auf den getriebenen     Rotor    ausüben. Es ist  deshalb möglich, die, Teilrotoren     einer    Stufe so auszu  führen, dass sie einander drucklos oder höchstens. un  ter     einem    sehr     geringen    Druck berühren..

   Reibungs  probleme entstehen daher .nicht, auch wenn aus be  sonderen Grüniden     kein    Schmieröl verwendet werden       darf.    Unter solchen Umständen     können    die Lager  abgedichtet angeordnet werden, so dass ihnen       Schmiermittel    zugeführt werden kann.  



       Ausführungsbeispiele    des     Erfihdungsgegenstand@es     sind auf der     beiliegenden        Zeichnung    dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt einen Längsschnitt     eines    Schrauben  radkompressors mit     Synchronisiergetriebe.     



       Fig.2    zeigt     einen    Längsschnitt einer anderen       Ausführungsform        eines        Schraubenradikkompressors     gemäss der     Erfindung,    jedoch in diesem wie in     allen     nachfolgenden     Fällen    ohne     Synchronisiergetriebe.     



       Fig.3    zeigt einen Längsschnitt einer weiteren       Ausführungsform.     



       Fig.    4 zeigt auch im Längsschnitt eine     Variante,     die ähnlich der in     Fig.    3     gezeigten;    ist.  



       Fig.    5 zeigt einen Querschnitt der Ausführungs  form gemäss     Fig.    2 in Richtung dies Pfeiles 5-5 gese  hen.  



       Fig.    6 zeigt einen Querschnitt der Ausführungs  form gemäss     Fig.    4 in     Richtung    des Pfeiles 6-6 ge  sehen:, und       Fig.    7 zeigt eine Detailansicht einer     ia'bgeänderten          Konstruktion,    die ähnlich der in     Fig.    6     gezeigten    ist.

    Der     in        Fig.    1 gezeigte     Schraubenradkompressor     weist ein Gehäuse 10 auf, :das     einen        Mantelteil    12  und Stirnplatten 14 und 16 hat, welche die Enden  der Maschine     abschliessen.    Das     dargestellte    Beispiel  ist     ein        Zweistufenkompressor,    der mit     zweistufigen     Sätzen von männlichen und     weiblichen        Teilrotoren     bzw.     Rotorabschnitten    18, 20 und 22, 24 versehen  ist.

   Das Gehäuse 10 der Maschine bildet eine mit       ihm    aus     einem    Stück bestehende     Zwischenwand    26,  welche die     Rotorabschnitte    18, 22 und 20, 24 der  Nieder- und     Hochd        tuckstufen    28 und 30     trennt.    In       üblicher    Weise sind die äusseren Enden 32, 34 und  3.6, 38 der     Rotorsätze    in den Stirnwänden des Ge  häuses gelagert, jedoch sind weiter die     Rotorabschnitte     18, 20 und 22, 24 der     betreffenden    Druckstufe     in     der Zwischenwand 26 abgestützt.

   Der männliche       Rotorabschnitt    18 der ersten     Druckstufe    bildet ein       Wellenglied    40, das dien     männlichen        Rotorabschnitt          20:

      der zweiten     Druckstufe   <B>310</B>     abstützt,    welcher     Ro-          torabsch#nitt    seinerseits als eine     Hülse    mit Absetzung  und Anschlag 42     gebildet    ist, um durch einen Bolzen  44 mit dem     männlichen        Rotorabschnitt    18 der ersten       Stufe    28     verbunden    zu werden.  



  Was     die    Ausbildung des weiblichen Rotors     be-          trefft,    ist dieser in dieser     Hinsicht    gleich dem     männ-          lichen        Rotor.       Die     Rotorabschnitte    18, 20 des männlichen Ro  tors sind in Umfangsrichtung in bezug     aufeinander     mittels Keilen 45 festgelegt, jedoch kann diese Fest  legung auch z. B. mittels Klauen oder dergleichen er  folgen.

   Die     Rotorabschnitte    22, 24 des weiblichen  Rotors sind     miteinander    mittels dies     Bolzens    44' ver  bunden, jedoch ohne Keile oder     dergleichen,    d. h. auf       solche    Weise,     dasseine        relative    Beweglichkeit     in     Umfangsrichtung möglich ist.  



  Der männliche Rotor besitzt an der Eingangs  seite der ersten     Druckstufe    28 eine Antriebswelle 46,  auf welcher ein Getrieberad 48 vorgesehen ist, wel  ches mit     einem        entsprechenden    Getrieberad 50 am       Eingangswellenglied    52 des weiblichen     Rotorab-          schnnttes    22 der ersten     Rotorstufe    28 zusammen  wirkt.  



  Die Zwischenwand 26 ist mit     Axiallagern    für die  einander     treffenden        Rotorabschnitte    18, 20 und 22,  24 versehen. Bei dem gezeigten Beispiel sind die La  ger axial     in        Hälften    54, 56 und 58, 60     unterteilt,    um  die Montage zu vereinfachen. Zusammen mit dien       Stirnlagern    62, 64 und 66, 68 in den Stirnwänden  14, 16 ergibt sich somit in     einem        Zweistufenaggregat     eine Abstützung für     jeden        Rotorabschnitt    sowohl an  den Enden als in der Zwischenwand.

   Hierdurch ist  es möglich, geeignete     Rotorlängen    für jede     Druck-          stufe        auszuwählen    und ferner geeignete Gesamtlängen  der Rotoren zwischen dien Stirnwänden.  



  Aus dem Vorangehenden ist ersichtlich,     diass    die  Zwischenwand 26 ein Trag- oder     Abstützlager    für  die Rotoren bildet, um Schwingungen oderandere       17belständ@e    zu verhindern, die sich bei grossen Ge  samtlängen der Maschine     ergeben.    Die Zwischen  wand 26 wird ferner dazu benutzt, um beide Rotor  stufen 28, 30 gegenseitig abzudichten:.

   Eine     gute    La  gerabstützung .sowie eine wirksame Abdichtung     wird     ferner auf die in     Fig.    1 angegebene Weise     erhalten,          indem    das     Schmiermittel    oder andere Abdichtungs  flüssigkeit in :der - vorteilhaft hohlen - Zwischen  wand 26 durch Öffnung 70 und Düse 72     zugeführt          wird,    um dieses     in        diene    Stütz- und     Traglagerhälften     54, 56, 58; 60 zu verteilen. Diese     Zuführung    kann  jedoch auf     andere    Weise geschehen, z.

   B. in der     Nie-          derdruckstufe    28, wodurch auf     diese    Weise auch der  Zwischenwand     Schmier-    und     Abdichtmittel        zugeführt     werden kann.  



  Die Lage der Zwischenwand, 26 bestimmt die in  jeder     Druckstufe    gewählte     Rotorlänge.    Für die Her  stellung ist von     Vorteil,    dass die     Rotorabschnitte    mit  einem und demselben Grundprofil bearbeitet     sein          können,    jedoch mit verschiedenen Steigungen.  



  Wie     vorstehend        erwähnt,    ist die     Erfindung    nicht  auf Rotationsmaschinen mit     Synchronisiergetrieben     zwischen den     Rotorsätzen    beschränkt.     Fig.    2 wie auch  die folgenden Figuren machen es klar, dass der weib  liche     Rotorsatz    direkt von dem     männlichen    Rotor  satz angetrieben sein kann.  



  Gegenüber der     Ausführungsform        in        Fig.    1 ist       s        omi        *t        in,        Fig.    2     das        Synchronisiergetriebe    weggelas-      sen.

   Die     Verbindung    44 zwischen den     Rotorabschnit-          ten    18, 20 des     männlichen    Satzes ist die gleiche wie  in     Fig.    1, jedoch sind im Gegensatz dazu die Rotor  abschnitte 22', 24' des weiblichen Satzes     vollständig     voneinander     getrennt-,    d. h. ganz unabhängig     vonein-          ander.    Der männliche Rotor treibt somit den weibli  chen Rotor durch den gegenseitigen     Eingriff    der       schraubenförmigen        Kämme    und     Nuten    in dien bei  den Stufen an.

   Um die     Axialkräfbe    aufzunehmen,  sind an den Enden des weiblichen Rotors     Axiallager     88, 90 vorgesehen.  



       Fig.    2 und die zugehörige     Fig.    5 zeigen weitere  Details. Das Gehäuse bildet hier     getrennte    Mantel  teile 76, 78 für jede Druckstufe und     zwischen    diesen  Mantelbeilen liegt die auch     geteilte        Zwischenwand    80.  Die Mantelteile und die Zwischenwand werden nach  einander in     Axialrichtung    aneinandergefügt, und ein       solcher    Zusammenbau     vereinfacht    und     ve@bifligt        in     vielen Fällen die Rotationsmaschine bezüglich Her  stellung.

   Wie auch am besten aus     Fig.    5 hervorgeht,  ist die Zwischenwand zweckmässig in     Hälften    82, 84  längs der Ebene 86-86 durch die     Mittelachsen    der  Rotoren     unterteilt.    Die gleiche Ausführung kann für  die Mantelteile des Gehäuses angewendet werden.  



  Bei der Ausführungsform nach     Fig.    3 geht der  männliche     Rotorabschnitt    18 von der Niederdruck  stufe 28 zur     Hochdruckstufe    in ein starres Wellen  glied 92 über, welches als Träger für den     Rotorab-          schnitt    der Hochdruckstufe 30 dient, welche letztere  Stufe eine Hülse 94 aufweist, die auf das     Wellenglied     92 aufgeschoben ist,

   in bezug auf welches die Hülse  mittels einer     Keilverbindung    96 gegen Drehen im       Umfangssinn    und gegen     Axialverschiebung    mittels  eigenen Absetzungen und     Anschlägen    98 und die ab  gedichtete Mutter 100 festgelegt ist. Der weibliche       Rotorabschnitt    22 der     Niedemdrucksbufe    28     bildet     ein reduziertes     Wellenglieds    102 in der     Richtung    gegen  die     Hochdruckstufe    30.

   An das Ende des Wellenglie  des 102 ist ein Flansch 104 eines als Zugstange wir  kenden biegsamen     Weidengliedes    106 mittels Bolzen  befestigt, welches     mittels    Absetzung oder Anschlag  108 in     einen,        erweiterten    Teil 110 übergeht, auf  welchen der     weibliche    Abschnitt 112 der Hochdruck  stufe 30 aufgeschoben ist. Dieser weibliche Rotor  abschnitt weist eine Hülse auf, welche     gegen    axiale  Verschiebung     mittels    der Absetzungen 108 und eine       Sicherungsmutter    114 befestigt ist.

   Der     weibliche          Rotorabschnitt    der Hochdruckstufe     kann    sich in Be  zug auf die verbleibenden     Rotorabschnitfie    einstellen,  da es keine Keilverbindung oder dergleichen     zwischen     dem Schaftglied des Abschnittes und der     Rotorhülse     gibt. Die biegsame Welle oder Zugstange 106     ergibt     eine äusserst zweckmässige Verteilung der Lager  drücke an     allen    vier     Lagerstellen    jedes     Rotorsatzes.     



       In.        Zusammenhang    mit     Fig.4    ist zu beachten,  dass es     hinsichtlich    Herstellung zweckmässig sein       kann,    den     Mantelteil    12 des Gehäuses mit Bohrungen  116, 118 für die Rotoren zu versehen, welche ohne       Unterbrechung    gebohrt sind, d. h. in ein und dersel-         ben        Einspannung,    und daher von einem Ende der  Maschine zum anderen laufen.  



       Fig.4        und    6 zeigen     zusammen    eine     passende     Ausführung der     Abstützungs-    und     Abdichtungs-Zwi-          schenwand    120 zwischen beiden Druckstufen 28, 30.

    Es .ist denkbar, diese Zwischenwand aus einem einzi  gen Stück herzustellen, jedoch besteht eine einfachere  Lösung     darin,    die     Zwischenwand    in zwei     Hälften     122, 124 zu teilen, von welchen jede zur Hauptsache  dem Querschnitt der     entsprechenden        Bohrung    116,  118 der männlichen und weiblichen     Rotora'bschnitte     18, 94 und 22, 112 entspricht. Sie     sind    gemäss     Fig.    4  und 6 mit je einer     Ausnehmung    126, 128 versehen,  um gegenseitige entsprechende überhängende Teile  130, 132 zwischen den     Bohrungen    116, 118 aufzu  nehmen.

   Diese Ausführung ist hinsichtlich Herstel  lung     vorteilhaft,    jedoch     können    alternativ die Hälf  ten 136, 138 der     geteilten    .Zwischenwand, wie in       Fig.    7 gezeigt ist,     einander    längs einer Ebene durch  die     Schnittlinien    134 zwischen beiden Bohrungen  116, 118     berühren.    Eine eingedrehte Nut 140 für       Druckflüssigkeit    dichtet die     Druckstufen        gegenseitig     ab.

   Im übrigen     entspricht,        die        Ausführung    der     männ-          lichen    und weiblichen Rotoren in     Fig.    4 und 6 der       in        Verbindung        mit        Fig.    3 beschriebenen     Ausführung.     



       In    jedem     Rotorsatz    können die     Rotorabschnitte     mit dem     gleichen    Grundprofil, jedoch -mit verschie  den     steigenden    Schrauben versehen sein: Hierdurch  wird gleichzeitig die Herstellung wesentlich verein  facht, da diejenigen     Verluste,    die bei bisherigen An  ordnungen auftraten, vermieden sind.

   Durch     Wahl     ein und desselben Grundprofils in jeder     Rotorstufe     können die entsprechenden Längen der     Rotorab-          schnitte    passend     gewählt    werden mit Rücksicht auf  die Trag- und     Abstützwirkung    der Zwischenwand     in     bezug auf die     Rotorsätze.    Durch     Benutzung    des  gleichen Basisprofils in jedem     Rotorsatz    ergibt sich  die.

   einfachste Bearbeitung, welche sogar programm  gesteuert oder auf andere Weise die     Grundlage    von       vereinfachter    Automatisierung     bilden    kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schraubenradkompressor mit mindestens zwei Druckstufen, bestehend aus zwei schraubenförmigen, dichtend ineinandergreifenden, der Anzahl dIer Druckstufen entsprechend- in Abschnitte unterteilten,

   von einem Gehäuse mit die Druckstufen dicht von einander trennenden Zwischenwänden umschlosse nen männlichen und weiblichen Rotoren, wobei die männlichen Rotorabschnitte schraubenförmige kon vexe Kämme und d'azwischenliegend'e Nuten und die weiblichen Rotorabschnitte schraubenförmige konkave Kämme und dazwischenliegende Nuten auf weisen und wobei die Abschnitte jedes Rotors durch voneinander trennbare

   Teilrotoren gebildet sind, da durch gekennzeichnet, dass die Teilrotoren (18 und 20 bzw. 94) des einen Rotors drehfest miteinander verbunden sind, während die Teilrotoren: (22 und 24 bzw.

   112) des anderen Rotors wenigstens eine be grenzte Drehbeweglichkeit zueinander besitzen und wenigstens einer davon über den entsprechenden Teilro!@or (20 bzw. 94), des ersten Rotors angetrieben wird und dass wenigstens die Teilrotoren (22 und 24 bzw.

   112) des getriebenen Rotors an ihren gegen einanderweisenden Enden mit koaxialen zylindrischen Ansätzen einzelne in den die Druckstufen trennenden Zwischenwänden (26 bzw. 120) des Gehäuses gela gert sind.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Schraubenradkompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Teilroto- ren (18 und 20 bzw. 94) des treibenden Rotors in axialer Richtung fest miteinander verbunden sind.

   2. Schzaubenradkompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der männliche Rotor den treibenden Rotor bildet. 3. Schraubenradkompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verben- dung der Teilrotoren (18 und 20 bzw.

   94) durch mechanische Kupplungsmittel wie Keile (45'), Splinte oder Klauen hergestellt ist. 4. Schraubenxadkompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die gegeneinanderwei- senden Ansätze der drehbeweglich zueinander ange ordneten Teilrotoren 22' und 24@ ganz frei von ein ander sind.

   5. Schraubenradkompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbeweglich zu einander angeordneten Teilrotoren (22 und 112) durch einen sich frei in einer zentralen Ausnehmung des einen Teilrotors erstreckenden, biegsamen Wel- lenteil (106) miteinander in Achsrichtung vert nd@en sind.

   6. Schraubenradkompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der -eine der drehfest miteinander verbundenen Teilrotoren (18) mit einem wellenförmigen Ansatz (92) versehen ist, der den anderen hülsenförmig ausgebildeten Teilrotor (94) zum grösseren Teil frei durchsetzt und den restlichen Teil zwischen einer Schulter (98)

   und einer auf das freie Ende aufgeschraubten; Haltemutter (100) ein- gespannt hält. 7. Schraubenradkompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen se- paraten Mantelteil für jede Druckstufe aufweist, welche Teile axial an der Zwischenwand befestigt sind. B.

   Schraubenradkompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen des Ge häuses kontinuierlich von einem Ende zum anderen verlaufen und dass die Zwischenwand für die Tren nung beider Druckstufen voneinander in das Gehäuse eingepasst ist.

   9. Schraubenradkompressor nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand in zwei Hälften geteilt ist, von welchen jede zur Hauptsache dem Querschnitt der betreffenden Boh rung für den männlichen bzw. weiblichen Rotor ent spricht.

   10. Schraubenradkompressor nach Unteran- spruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der Zwischenwand einander längs einer Ebene durch die axialen Schnittlinien der beiden Rotorbohrungen treffen. 11.

   Schraubenradkompressor nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Hälfte kreis förmig gedreht und mit einer halbmondförmigen Ausnehmung versehen ist, um gegenseitig entspre chende überhändende Teile im Schnittbereich zwi schen den Bohrungen aufzunehmen.

   12. Schraubanradkompressor nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischen wand nllt Axiallagermitteln versehen ist, um das die Teilrotoren verbindende Schaftglied abzustützen. 13. Schraubenradkompressor nach Unteran spruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Axial lager in zwei Hälften geteilt ist, von welchen jede einen Teilrotor abstützt. 14.

   Schraubenradkompreesor nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in jedem Rotorsatz vorhandenen Teilrotoren ein und dasselbe Grundprofil haben, dass jedoch die Schrauben mit verschiedener Steigung ausgeführt sind. 15. Schraubenradkompressor nach Unteranspruch 14, dädurch gekennzeichnet, dass in jedem Rotor satz deren Teilrotoren wenigstens annähernd:

   ein und denselben Wind!ungsw inkel haben.. 16. SchraubenTadkompressor nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungen der Steigung in den Teilrotoren in jedem Rotorsatz ein ander entgegengesetzt sind.