DE102015006129A1

DE102015006129A1 - Schraubenmaschine

Info

Publication number: DE102015006129A1
Application number: DE102015006129.1A
Authority: DE
Inventors: Tim Lehmann; Norbert TEWES; Jürgen WENNEMAR
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2015-05-09
Filing date: 2015-05-09
Publication date: 2016-11-10
Also published as: GB2538390A; CN106122016A; JP6706137B2; GB2538390B; US20160327043A1; US10393118B2; JP2016211572A; CN106122016B

Abstract

Schraubenmaschine, mit einem Maschinengehäuse (11), welches einen Läufergehäuseabschnitt (12) und einen Ausströmgehäuseabschnitt (13) aufweist, mit im Läufergehäuseabschnitt (12) gelagerten und ein Läuferpaar bildenden Schraubenläufern (14, 15), und mit einem ebenfalls im Läufergehäuseabschnitt (12) gelagerten Steuerschieber (17), der einen Arbeitsraum (16) des Läufergehäuseabschnitts (12) abschnittsweise begrenzt und der zur Veränderung der Größe des effektiven Arbeitsraums derart parallel zu Rotorachsen der Schraubenläufer (14, 15) verlagerbar ist, dass der effektive Arbeitsraum umso kleiner ist, je weiter der Steuerschieber (17) aus dem Läufergehäuseabschnitt (12) heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt (13) hinein verlagert ist, wobei der Steuerschieber (17) bei seiner Verlagerung aus dem Läufergehäuseabschnitt (12) heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt (13) hinein durch eine formschlüssige Führung des Ausströmgehäuseabschnitts (13) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubenmaschine, insbesondere einen Schraubenkompressor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der grundsätzliche Aufbau von zum Beispiel als Schraubenkompressoren oder Schraubenverdichtern ausgebildeten Schraubenmaschinen ist dem hier angesprochenen Fachmann geläufig. So verfügt ein Schraubenkompressor über ein Maschinengehäuse bzw. ein Kompressorgehäuse, welches ein Läufergehäuseabschnitt sowie ein Ausströmgehäuseabschnitt aufweist. Im Läufergehäuseabschnitt sind Schraubenläufer gelagert, die ein Läuferpaar bilden und der Verdichtung eines zu verdichtenden Mediums dienen. Ebenfalls ist im Läufergehäuseabschnitt ein Steuerschieber gelagert, der einen Arbeitsraum bzw. einen Kompressionsraum des Läufergehäuseabschnitts abschnittsweise begrenzt und zur Veränderung der Größe des effektiven Arbeitsraums bzw. effektiven Kompressionsraums parallel zu den Rotorachsen der Schraubenläufer verlagerbar ist.
So ist zum Beispiel aus der DE 103 26 466 A1 ein Schraubenverdichter bzw. Schraubenkompressor mit in einem Arbeitsraum bzw. Kompressionsraum gelagerten Schraubenläufern bekannt, wobei der Arbeitsraum abschnittsweise von einem Steuerschieber begrenzt wird, der aus dem Läufergehäuse heraus in den Bereich des Ausströmgehäuses hinein verlagert werden kann, um den effektiven Arbeitsraum bzw. effektiven Kompressionsraum zu definieren bzw. einzustellen. Dabei ist der effektive Arbeitsraum bzw. effektive Kompressionsraum umso kleiner, je weiter der Steuerschieber aus dem Läufergehäuse heraus in das Ausströmgehäuse hinein verlagert ist.
Bei aus der Praxis bekannten Schraubenverdichtern bzw. Schraubenkompressoren ist der Steuerschieber im Läufergehäuseabschnitt geführt. Soll der effektive Arbeitsraum des Schraubenkompressors verkleinert werden, so wird der Steuerschieber aus dem Läufergehäuseabschnitt heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt hinein verlagert, wobei abhängig von dem Verlagerungsweg die Wirksamkeit der Führung des Steuerschiebers im Läufergehäuseabschnitt abhängig ist. Je weiter der Steuerschieber in den Ausströmgehäuseabschnitt hinein verlagert ist, desto weniger ist der Steuerschieber im Läufergehäuseabschnitt geführt. Dies kann dazu führen, dass der Steuerschieber an seinem in den Ausströmgehäuseabschnitt hineinragenden Ende sich so verlagern kann, dass er mit den Schraubenläufern kollidiert. Hierdurch kann der Schraubenkompressor bzw. Schraubenverdichter beschädigt werden.
Es besteht daher Bedarf an einer Schraubenmaschine, insbesondere an einem Schraubenkompressor, die bzw. der die obigen Nachteile vermeidet. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Schraubenmaschine zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Schraubenmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der Steuerschieber bei seiner Verlagerung aus dem Läufergehäuseabschnitt heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt hinein durch eine formschlüssige Führung des Ausströmgehäuseabschnitts geführt.
Erfindungsgemäß wird der Steuerschieber bei seiner Verlagerung aus dem Läufergehäuseabschnitt heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt hinein nicht nur läufergehäuseseitig sondern zusätzlich auch ausströmgehäuseseitig geführt, nämlich durch eine formschlüssige Führung des Ausströmgehäuseabschnitts für den Steuerschieber. Insbesondere dann, wenn der Steuerschieber weit aus dem Läufergehäuseabschnitt heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt hinein verlagert ist, kann eine Verlagerung des Steuerschiebers, welche eine Kollision desselben mit den Schraubenläufern zur Folge hätte, sicher und zuverlässig verhindert werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weist die formschlüssige Führung des Ausströmgehäuseabschnitts einen Führungsstab auf, der den Steuerschieber stützt und formschlüssig führt, wenn derselbe aus dem Läufergehäuseabschnitt heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt hinein verlagert wird, wobei der Steuerschieber an einem dem Ausströmgehäuseabschnitt bzw. dem Führungsstab zugewandten Ende eine Ausnehmung aufweist, in die der Führungsstab zumindest dann eindringt, wenn derselbe aus dem Läufergehäuseabschnitt heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt hinein verlagert ist. Dabei erstrecken sich der Führungsstab und die Ausnehmung des Steuerschiebers jeweils parallel zu den Rotorachsen der Schraubenläufer. Diese Ausgestaltung der formschlüssigen Führung des Steuerschiebers am Ausströmgehäuseabschnitt ist konstruktiv einfach und zuverlässig.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1: einen Querschnitt durch eine als Schraubenkompressor ausgebildete, erfindungsgemäße Schraubenmaschine in einer ersten, maximal in den Läufergehäuseabschnitt hinein verlagerten Position des Steuerschiebers;
2: einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Schraubenkompressor der 1 in einer zweiten Position des Steuerschiebers; und
3: einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Schraubenkompressor der 1 und 2 in einer dritten, maximal aus dem Läufergehäuseabschnitt heraus verlagerten Position des Steuerschiebers.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubenmaschine, insbesondere einen Schraubenkompressor.
1 bis 3 zeigen jeweils Querschnitte durch eine als Schraubenkompressor 10 ausgeführte Schraubenmaschine. Der Schraubenkompressor 10 verfügt über ein Kompressorgehäuse 11, welches einen Läufergehäuseabschnitt 12 und einen Ausströmgehäuseabschnitt 13 umfasst. Das Kompressorgehäuse 11, bestehend aus dem Läufergehäuseabschnitt 12 und dem Ausströmgehäuseabschnitt 13, kann sowohl einteilig als auch mehrteilig ausgebildet sein.
Der Schraubenkompressor 10 verfügt weiterhin über Schraubenläufer 14, 15, die im Läufergehäuseabschnitt 12 des Schraubenkompressors 10 drehbar gelagert sind, und die ein Paar aus Schraubenläufern 14, 15 bilden.
Der Läufergehäuseabschnitt 12 definiert zusammen mit einem im Läufergehäuseabschnitt 12 gelagerten Steuerschieber 17 einen Arbeitsraum bzw. Kompressionsraum 16, in welchem ein zu verdichtendes Medium durch die Schraubenläufer 14, 15 verdichtet bzw. komprimiert wird. Der Steuerschieber 17 definiert dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel den Arbeitsraum bzw. Kompressionsraum abschnittsweise unten, wobei der Steuerschieber 17 zur Veränderung der Größe des effektiven Arbeitsraums bzw. zur Veränderung der Größe des effektiven Kompressionsraums parallel zu Rotorachsen der Schraubenläufer 14, 15 verlagerbar ist.
Dann, wenn, wie in 1 gezeigt, der Steuerschieber 17 maximal in den Läufergehäuseabschnitt 12 hinein verlagert ist, ist der effektive Arbeitsraum bzw. effektive Kompressionsraum 16 maximal. Zur Verkleinerung des effektiven Kompressionsraums 16 ist der Steuerschieber 17 aus der in 1 gezeigten Position heraus verlagerbar, nämlich aus dem Läufergehäuseabschnitt 12 heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt 13 hinein, wobei 2 eine mögliche Relativstellung des Steuerschiebers 17 zeigt, in welcher der effektive Kompressionsraum im Vergleich zur 1 reduziert ist. Je weiter der Steuerschieber 17 aus dem Läufergehäuseabschnitt 12 heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt 13 hinein verlagert ist, desto kleiner ist der effektive Kompressionsraum 16 des Schraubenkompressors 10. Dann, wenn, wie in 3 gezeigt, der Steuerschieber 17 maximal aus dem Läufergehäuseabschnitt 12 heraus verlagert ist, ist der effektive Arbeitsraum bzw. effektive Kompressionsraum 16 minimal.
Wie bereits ausgeführt, ist der Steuerschieber 17 im Läufergehäuseabschnitt 12 geführt, insbesondere über eine Führung 21, die unten am Steuerschieber 17 angreift. Je weiter der Steuerschieber 17 aus dem Läufergehäuseabschnitt 12 herausbewegt ist, desto weniger ist diese Führung 21 sowie die Führungsbohrung im Läufergehäuseabschnitt 12 wirksam. Erfindungsgemäß ist daher der Steuerschieber 17 bei seiner Verlagerung aus dem Läufergehäuseabschnitt 12 heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt 13 hinein durch eine formschlüssige Führung des Ausströmgehäuseabschnitts 13 geführt.
Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese formschlüssige Führung des Ausströmgehäuseabschnitts 13 von einem vorzugsweise zylindrischen Führungsstab 18 gebildet, der den Steuerschieber 17 stützt und formschlüssig führt, wenn derselbe aus dem Läufergehäuseabschnitt 12 hinaus in den Ausströmgehäuseabschnitt 13 hinein verlagert wird.
Dieser Führungsstab 18 wirkt dabei mit einer vorzugsweise zylindrischen Ausnehmung 19 zusammen, die an einem dem Ausströmgehäuseabschnitt 13 bzw. dem Führungsstab 18 zugewandten Ende des Steuerschiebers 17 in denselben eingebracht ist, wobei der Führungsstab 18 zumindest dann in diese Ausnehmung 19 hineinragt bzw. in diese Ausnehmung 19 eindringt, wenn der Steuerschieber 17 zumindest abschnittsweise aus dem Läufergehäuseabschnitt 12 heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt 13 hinein verlagert ist.
Es ist möglich, dass dann, wenn der Steuerschieber 17 vollständig bzw. maximal in den Läufergehäuseabschnitt 12 hinein verlagert ist, der Führungsstab 18 nicht in die Ausnehmung 19 des Steuerschiebers 17 hineinragt. In diesem Fall dringt der Führungsstab 18 erst dann in die Ausnehmung 19 des Steuerschiebers 17 ein, wenn derselbe bereits ein definiertes Maß aus dem Läufergehäuseabschnitt 12 heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt 13 hinein verlagert ist. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass der Führungsstab 18 genau dann wirksam wird und in die Ausnehmung 19 des Steuerschiebers 17 hineinragt, wenn die Führung 21 und/oder die Führungsbohrung des Läufergehäuseabschnitts 12 nicht mehr voll wirksam ist bzw. sind.
Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass der Führungsstab 18 bereits dann teilweise in die Ausnehmung 19 des Steuerschiebers 17 hineinragt, wenn der Steuerschieber 17 vollständig bzw. maximal in den Läufergehäuseabschnitt 12 hinein verlagert ist (siehe 1). Diese Ausführung ist bevorzugt, da dann der Führungsstab 18 bei der Verlagerung des Steuerschiebers 17 aus der in 1 gezeigten Position heraus nicht in die Ausnehmung 19 des Steuerschiebers 17 eingefädelt werden muss.
Wie bereits ausgeführt, ist die Ausnehmung 19 im Steuerschieber 17, in welche der Führungsstab 18 hineinragt, an einem dem Ausströmgehäuseabschnitt 13 bzw. dem Führungsstab 18 zugewandten Ende des Steuerschiebers 17 ausgebildet und erstreckt sich parallel zu den Rotorachsen der Schraubenläufer 14, 15 in den Steuerschieber 17 hinein. Am gegenüberliegenden Ende des Steuerschiebers 17 greift eine Einrichtung 20 an, über die der Steuerschieber 17 zur Veränderung des effektiven Kompressionsraums 16 parallel zu den Rotorachsen der Schraubenläufer 14, 15 linear verlagerbar ist.
Der Führungsstab 18 greift mit einem vom Lagergehäuseabschnitt 12 und damit vom Steuerschieber 17 abgewandten Ende am Ausströmgehäuseabschnitt 13 an, wobei das gegenüberliegende Ende desselben abhängig von der Relativposition des Steuerschiebers 17 unterschiedlich weit in die Ausnehmung 19 des Steuerschiebers 17 hineinragt.
Es besteht dann keine Gefahr, dass infolge von auf den Steuerschieber 17 einwirkenden Kräfte, die aus den Druckverhältnissen am Steuerschieber 17 resultieren, der Steuerschieber 17 sich so verlagern kann, dass er mit den Schraubenläufern 14, 15 kollidiert. Auch ein Flattern oder ein Schwingen des Steuerschiebers 17 kann effektiv minimiert werden.
Bei der in 1 bis 3 gezeigten Schraubenmaschine handelt es sich um einen Schraubenkompressor, in den Öl zur Kühlung und zur Schmierung eingespritzt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung bei einem solchen öleingespritzten Schraubenkompressor beschränkt, vielmehr kann die Erfindung auch bei ölfreien Schraubenkompressoren oder sonstigen Schraubenmaschinen, wie Schraubenmotoren, Schraubenpumpen und dergleichen zum Einsatz kommen.
Bezugszeichenliste

10: Schraubenkompressor
11: Kompressorgehäuse
12: Läufergehäuseabschnitt
13: Ausströmgehäuseabschnitt
14: Schraubenläufer
15: Schraubenläufer
16: Kompressionsraum
17: Steuerschieber
18: Führungsstab
19: Ausnehmung
20: Einrichtung
21: Führung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10326466 A1 [0003]

Claims

Schraubenmaschine, insbesondere Schraubenkompressor, mit einem Maschinengehäuse (11), insbesondere einem Kompressorgehäuse 11, welches einen Läufergehäuseabschnitt (12) und einen Ausströmgehäuseabschnitt (13) aufweist, mit im Läufergehäuseabschnitt (12) gelagerten und ein Läuferpaar bildenden Schraubenläufern (14, 15), und mit einem ebenfalls im Läufergehäuseabschnitt (12) gelagerten Steuerschieber (17), der einen Arbeitsraum (16), insbesondere einen Kompressionsraum, des Läufergehäuseabschnitts (12) abschnittsweise begrenzt und der zur Veränderung der Größe des effektiven Arbeitsraums derart parallel zu den Rotorachsen der Schraubenläufer (14, 15) verlagerbar ist, dass der effektive Arbeitsraum umso kleiner ist, je weiter der Steuerschieber (17) aus dem Läufergehäuseabschnitt (12) heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt (13) hinein verlagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (17) bei seiner Verlagerung aus dem Läufergehäuseabschnitt (12) heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt (13) hinein durch eine formschlüssige Führung des Ausströmgehäuseabschnitts (13) geführt ist.
Schraubenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Führung des Ausströmgehäuseabschnitts (13) einen Führungsstab (18) aufweist, der den Steuerschieber (17) stützt und formschlüssig führt.
Schraubenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsstab (18) sich parallel zu den Rotorachsen der Schraubenläufer (14, 15) erstreckt.
Schraubenmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsstab (18) mit einem vom Läufergehäuseabschnitt (12) bzw. vom Steuerschieber (17) abgewandten Ende am Ausströmgehäuseabschnitt (13) angreift.
Schraubenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsstab (18) den Steuerschieber (17) dann stützt und formschlüssig führt, wenn derselbe aus dem Läufergehäuseabschnitt (12) heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt (13) hinein verlagert ist.
Schraubenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (17) an einem dem Ausströmgehäuseabschnitt (13) bzw. dem Führungsstab (18) zugewandten Ende eine Ausnehmung (19) aufweist, in die der Führungsstab (18) eindringt.
Schraubenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsstab (18) dann in die Ausnehmung (19) des Steuerschiebers (17) eindringt, wenn derselbe zumindest teilweise aus dem Läufergehäuseabschnitt (12) heraus in den Ausströmgehäuseabschnitt (13) hinein verlagert ist.
Schraubenmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsstab (18) mit einem dem Läufergehäuseabschnitt (12) bzw. dem Steuerschieber (17) zugewandten Abschnitt bereits dann abschnittsweise in die Ausnehmung (19) des Steuerschiebers (17) eindringt, wenn derselbe maximal in den Läufergehäuseabschnitt (12) hinein verlagert ist.
Schraubenmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (19) des Steuerschiebers (17) sich parallel zu den Rotorachsen der Schraubenläufer (14, 15) erstreckt.
Schraubenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Steuerschieber (17), nämlich an einem dem Ausströmgehäuseabschnitt (13) bzw. dem Führungsstab (18) abgewandten Ende desselben, eine Einrichtung (20) zur Verlagerung des Steuerschiebers (17) parallel zu den Rotorachsen der Schraubenläufer (14, 15) angreift.
Schraubenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe ein Schraubenkompressor ist.