DE102015113698B4 - Compressor unit with flanged electric motor - Google Patents

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Abstract

Kompressoreinheit zur Drucklufterzeugung mit einem Verdichter (1), der über eine aus einem Verdichtergehäuse (5) hinausragende Verdichterwelle (6) angetrieben ist, woran eine Motorwelle (7) eines Elektromotors (2) angekoppelt ist, der einen an einem Motorgehäuse (3) angebrachten Stator (9) sowie einen an der Motorwelle (7) angebrachten Rotor (8) umfasst, wobei sich die Verdichterwelle (6) zum distalen Ende hin konisch verjüngt und in einen hierzu korrespondierenden Innenkonusabschnitt (10) der Motorwelle (7) hineinragt, wobei der Verdichter (1) als ein Schraubenverdichter ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterwelle (6) im Austrittsbereich aus dem Verdichtergehäuse (5) über ein Nadellager (16) als Wälzlager gelagert ist, das mit einem Zylinderabschnitt (17) der Verdichterwelle (6) zusammenwirkt, und dass die Motorwelle (7) einen sich in Axialrichtung an den Innenkonusabschnitt (10) anschließenden Hohlzylinderabschnitt (12) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln aufweist.Compressor unit for generating compressed air with a compressor (1) which is driven via a compressor shaft (6) protruding from a compressor housing (5), to which a motor shaft (7) of an electric motor (2) is coupled, one of which is attached to a motor housing (3) Stator (9) and a rotor (8) attached to the motor shaft (7), wherein the compressor shaft (6) tapers conically towards the distal end and protrudes into a corresponding inner cone section (10) of the motor shaft (7), the Compressor (1) is designed as a screw compressor, characterized in that the compressor shaft (6) is mounted in the exit area from the compressor housing (5) via a needle bearing (16) as a roller bearing, which is connected to a cylinder section (17) of the compressor shaft (6) cooperates, and that the motor shaft (7) has a hollow cylinder section (12) adjoining the inner cone section (10) in the axial direction for receiving fastening means is.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kompressoreinheit zur Drucklufterzeugung mit einem Verdichter, der über eine aus dem Verdichtergehäuse hinausragende Verdichterwelle angetrieben ist, woran eine Motorwelle eines Elektromotors angekoppelt ist, der einen an einem Motorgehäuse angebrachten Stator sowie einen an der Motorwelle angebrachten Rotor umfasst, wobei sich die Verdichterwelle zum distalen Ende hin konisch verjüngt und in einen hierzu korrespondierenden Innenkonusabschnitt der Motorwelle hineinragt.The invention relates to a compressor unit for generating compressed air with a compressor which is driven via a compressor shaft protruding from the compressor housing, to which a motor shaft of an electric motor is coupled, which comprises a stator attached to a motor housing and a rotor attached to the motor shaft, the compressor shaft being located conically tapers towards the distal end and protrudes into a corresponding inner cone section of the motor shaft.

Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf den Kraftfahrzeugbau, vornehmlich auf den Schienenfahrzeugbau. Hierbei werden gattungsgemäße Kompressoreinheiten, im Wesentlichen bestehend aus einem Verdichterblock mit direkt hieran angeflaschtem Elektromotor zur Erzeugung von Druckluft für verschiedene Anwendungen genutzt. Als Verdichter kommen gewöhnlich Kolbenverdichter zum Einsatz. Diese erfordern ein relativ hohes Antriebsdrehmoment, welches über die Motorwelle des Elektromotors an die hiermit lösbar verbundene Verdichterwelle zu übertragen ist. Eine Besonderheit der hier interessierenden Kompressoreinheiten ist, dass der Elektromotor über keine eigene Wälzlagerung des Rotors verfügt; diese Funktion wird durch die Wälzlagerung seitens des Verdichters übernommen.The field of application of the invention extends to motor vehicle construction, primarily to rail vehicle construction. Compressor units of the generic type, essentially consisting of a compressor block with an electric motor flanged directly to it, are used to generate compressed air for various applications. Piston compressors are usually used as compressors. These require a relatively high drive torque, which is to be transmitted via the motor shaft of the electric motor to the compressor shaft which is detachably connected to it. A special feature of the compressor units of interest here is that the electric motor does not have its own roller bearings for the rotor; this function is taken over by the roller bearings on the part of the compressor.

Aus der US 6,599,103 B2 geht eine derartige Kompressoreinheit hervor. Diese besteht hier im Wesentlichen aus einem mehrzylindrigen Kolbenverdichter, an dessen Verdichtergehäuse ein Elektromotor direkt angeflascht ist. Das distale Ende der Verdichterwelle besitzt einen Außenkonus, der in einen korrespondierenden Innenkonus einer Motorwelle eingesteckt ist. Außen an der Motorwelle ist das Blechpaket eines Drehstromasynchronmotors angebracht. Der mit elektrischen Spulen versehene Stator ist dagegen in üblicher Weise ortsfest innenseitig des Motorgehäuses befestigt. Die Konusverbindung zwischen Verdichterwelle und Motorwelle ist zusätzlich mit einer Nut-Feder-Sicherung gegen Verdrehen gesichert, um die relativ hohen Antriebsdrehmomente schlupffrei zu übertragen. Eine Sicherung der Konusverbindung wird über eine stirnseitig an der Motorwelle angeordnete Sicherungsmutter vorgenommen, welche auf einem Gewindezapfen am Ende der Verdichterwelle aufgeschraubt ist.From the US 6,599,103 B2 such a compressor unit emerges. This essentially consists of a multi-cylinder piston compressor, to the compressor housing of which an electric motor is flanged directly. The distal end of the compressor shaft has an outer cone which is inserted into a corresponding inner cone of a motor shaft. The laminated core of a three-phase asynchronous motor is attached to the outside of the motor shaft. The stator provided with electrical coils, on the other hand, is fixed in the usual way on the inside of the motor housing. The conical connection between the compressor shaft and the motor shaft is additionally secured against twisting with a tongue and groove lock in order to transmit the relatively high drive torques without slippage. The conical connection is secured by means of a locking nut arranged on the face of the motor shaft, which is screwed onto a threaded pin at the end of the compressor shaft.

Bei diesem Stand der Technik ist die Verdichterwelle 3-fach gelagert. Zwei gegenüberliegend im Verdichtergehäuse angeordnete Wälzlager übernehmen die Hauptlagerung der Verdichterwelle, die als Kurbelwelle ausgebildet mehrere Kolben zum Komprimieren von Luft antreibt. Ein weiteres Wälzlager in Form eines Pendelrollenlagers ist endseitig einer am Verdichtergehäuse angeflanschten Gehäuseglocke vorgesehen. Dieses Wälzlager ist im Bereich des Rotors des Elektromotors angeordnet, um an dieser Stelle vornehmlich die Motorwelle zu lagern.In this state of the art, the compressor shaft has triple bearings. Two roller bearings arranged opposite one another in the compressor housing take on the main bearing of the compressor shaft, which, designed as a crankshaft, drives several pistons to compress air. Another roller bearing in the form of a spherical roller bearing is provided at the end of a housing bell flanged to the compressor housing. This roller bearing is arranged in the area of the rotor of the electric motor in order to primarily support the motor shaft at this point.

Die US 6 364 635 B1 offenbart demgegenüber eine Kompressoreinheit, deren Verdichterwelle mit einer 2-fachen Lagerung versehen ist. Die Wälzlagerrung der Verdichterwelle ist hier vollständig innerhalb des Verdichtergehäuses angeordnet und die hier ebenfalls über eine Konusverbindung angekoppelte Motorwelle wird mit einer stirnseitigen Verschraubung an der Verdichterwelle befestigt. Die Wälzlagerung bedarf hier besonders großbauende Wälzlager.the U.S. 6,364,635 B1 In contrast, discloses a compressor unit, the compressor shaft of which is provided with double bearings. The roller bearing arrangement of the compressor shaft is arranged here completely within the compressor housing and the motor shaft, which is also coupled here via a conical connection, is fastened to the compressor shaft with a screw connection at the end. The roller bearing requires particularly large roller bearings.

Die DE 602 14 980 T2 offenbart eine gattungsgemäße Kompressoreinheit, deren Verdichterwellen jeweils beidseits über Gleitlager gelagert sind. Außerdem ist eine den Rotor eines Elektromotors tragende Motorwelle ebenfalls über beidseitige Gleitager gelagert. Das Gleitlager, welches im Austrittsbereich der Verdichterwelle aus dem Verdichtergehäuse zur Verbindung mit dem Elektromotor angeordnet ist, ist sowohl der Motor- als auch der Verdichterwelle als Lagerstelle zugeordnet. Die insgesamt fünf Lagerstellen sind an einem Schmiermittelkreislauf angebunden.the DE 602 14 980 T2 discloses a generic compressor unit, the compressor shafts of which are each supported on both sides via slide bearings. In addition, a motor shaft carrying the rotor of an electric motor is also supported by sliding bearings on both sides. The sliding bearing, which is arranged in the exit area of the compressor shaft from the compressor housing for connection to the electric motor, is assigned to both the motor and the compressor shaft as a bearing point. The total of five bearing points are connected to a lubricant circuit.

Die DE 195 19 247 A1 offenbart einen Verdichterteil einer Kompressoreinheit, an deren antriebsseitigen genuteten Wellenende ein Elektromotor in herkömmlicherweise ankoppelbar ist. Das aus dem Verdichtergehäuse hinausragende Wellenende ist über ein Nadellager gelagert.the DE 195 19 247 A1 discloses a compressor part of a compressor unit, to the drive-side grooved shaft end of which an electric motor can conventionally be coupled. The shaft end protruding from the compressor housing is supported by a needle bearing.

Aus der DE 10 2013 020 535 A1 geht ein Schraubenverdichter hervor dessen antriebsseitige Verdichterwelle aus dem Verdichtergehäuse herausragt und einen Rotor eines Elektromotors trägt. Am distalen Wellenende sind Besfestigungsmittel des Rotors sowie ein zusätzliches Radiallager vorgesehen.From the DE 10 2013 020 535 A1 shows a screw compressor whose drive-side compressor shaft protrudes from the compressor housing and carries a rotor of an electric motor. At the distal end of the shaft, fastening means for the rotor and an additional radial bearing are provided.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine aus Verdichter und angeflanschtem Elektromotor bestehende kompakte Kompressoreinheit zu schaffen, die mit möglichst geringen Antriebsdrehmomenten auskommt und sich insbesondere durch eine effiziente Wälzlagerung auszeichnet.The object of the invention is to create a compact compressor unit consisting of a compressor and a flanged electric motor, which manages with the lowest possible drive torques and is characterized in particular by efficient roller bearings.

Die Aufgabe wird ausgehend von einer Kompressoreinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved on the basis of a compressor unit according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims reproduce advantageous developments of the invention.

Die Erfindung schliesst die technische Lehre ein, dass der Verdichter als ein Schraubenverdichter ausgebildet ist, dessen Verdichterwelle im Austrittsbereich aus dem Verdichtergehäuse über ein Nadellager als Wälzlager gelagert ist, das mit einem Zylinderabschnitt der Verdichterwelle zusammenwirkt, der vorzugsweise einen ungewöhnlich großen Durchmesser zwischen 40 bis 55 mm aufweist, um einen konzentrischen Lauf im Zusammenwirken mit der sich anschließenden Konusverbindung zur Motorwelle hin sicherzustellen.The invention includes the technical teaching that the compressor is designed as a screw compressor, the compressor shaft in the The exit area from the compressor housing is mounted as a roller bearing via a needle bearing, which cooperates with a cylinder section of the compressor shaft, which preferably has an unusually large diameter between 40 to 55 mm, in order to ensure concentric running in cooperation with the adjoining conical connection to the motor shaft.

Der Vorteil dieser Lösung liegt insbesondere darin, dass das Nadellager sowohl die einseitige Lagerrung des zugeordneten Rotors, als auch die Lagerung der Motorwelle mit hierauf angebrachtem Rotor des Elektromotors übernimmt. Ein Nadellager ist auch wegen der recht starken Antriebswelle und der leistungsbedingt vorgegebenen Achsabstände der Rotoren des Schraubenverdichters besonders geeignet, da der Einbauraum für die Wälzlager des Schraubenverdichters auf der Antriebsseite beschränkt ist. In Folge dessen kann das Schraubenprofil hinsichtlich Zahntiefe und Zahnhöhe so ausgelegt werden, dass die erforderlich relativ starke Antriebswelle realisierbar ist. Der ungewöhnlich große Wellendurchmesser der Antriebswelle des recht kleinbauenden Schraubenverdichters mit einer Förderleistung von 850 bis 3300 I/min ist deshalb erforderlich, weil somit der hiervon ausgehende Konusteil mit der erforderlichen Wirklänge realisierbar ist, um eine durchbiegungsminimale festsitzende kraftschlüssige Verbindung ohne Sicherungsfeder zu schaffen.The advantage of this solution is, in particular, that the needle bearing assumes both the one-sided mounting of the associated rotor and the mounting of the motor shaft with the rotor of the electric motor attached to it. A needle bearing is also particularly suitable because of the very strong drive shaft and the power-related predetermined axial spacings of the rotors of the screw compressor, since the installation space for the roller bearings of the screw compressor is limited on the drive side. As a result, the screw profile can be designed in terms of tooth depth and tooth height so that the required relatively strong drive shaft can be implemented. The unusually large shaft diameter of the drive shaft of the rather small screw compressor with a delivery rate of 850 to 3300 l / min is necessary because the cone part extending therefrom can be realized with the necessary effective length in order to create a tight, non-rigid connection with minimal deflection without a safety spring.

Ein besonderes Problem bei einer direkten Motorbefestigung am Verdichter ist die Durchbiegung der Welle auf welcher der Rotor befestigt wird. Durchbiegungen führen zu einem Verlust des Motorluftspaltes und zu einem Anlaufen des Rotors am Stator, was durchaus Motorschäden nach sich ziehen kann. Dadurch kann die Notwendigkeit entstehen, dass der Luftspalt vergrößert wird. Dies führt wiederum zu einem Rückgang des Wirkungsgrades des Elektromotors und seines Leistungsfaktors und in der Folge zu einem höheren Stromverbrauch in Verbindung mit einer gesteigerten Motorerwärmung und verringerten Lebensdauer. Durch den Einsatz eines speziellen Schraubenverdichters im Rahmen der erfindungsgemäßen Kompressoreinheit wird das Problem der Durchbiegung der Kurbelwelle umgangen. Die Rotoren von Schraubenkompressoren sind massiv und gegen Durchbiegung relativ zu Kolbenverdichtern unempfindlicher.A particular problem with a direct motor attachment to the compressor is the deflection of the shaft on which the rotor is attached. Deflections lead to a loss of the motor air gap and to the rotor starting up on the stator, which can certainly result in motor damage. This may make it necessary to enlarge the air gap. This in turn leads to a decrease in the efficiency of the electric motor and its power factor and consequently to a higher power consumption in connection with increased motor heating and a reduced service life. By using a special screw compressor as part of the compressor unit according to the invention, the problem of the bending of the crankshaft is avoided. The rotors of screw compressors are massive and less sensitive to deflection compared to reciprocating compressors.

Zusätzlich wird vorgeschlagen, auf der Verdichterwelle im Abschnitt zwischen dem austrittsseitigen Wälzlager und dem konischen distalen Endbereich mindestens zwei Wellendichtringe unterschiedlicher Ausführung anzuordnen. Hiermit wird wirkungsvoll ein Austreten von Druckluft und Wälzlagerschmierstoff zur Motorseite hin verhindert.In addition, it is proposed to arrange at least two shaft sealing rings of different designs on the compressor shaft in the section between the roller bearing on the outlet side and the conical distal end region. This effectively prevents compressed air and roller bearing lubricant from escaping to the motor side.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kompressoreinheit weist der konische Teil der Verdichterwelle einen Konuswinkel zwischen 2 Grad bis 5 Grad auf. Damit ist der Konuswinkel so flach, dass das aus Verdichteranlauf und Luftverdichtung resultierende Drehmoment reibschlüssig übertragen werden kann.According to a preferred embodiment of the compressor unit according to the invention, the conical part of the compressor shaft has a cone angle between 2 degrees and 5 degrees. This means that the cone angle is so flat that the torque resulting from the compressor start-up and air compression can be transmitted with a friction fit.

Vorzugsweise weist die Motorwelle der Kompressoreinheit einen sich in Axialrichtung an den Innenkonusabschnitt anschliessenden Hohlzylinderabschnitt zur Aufnahme von Befestigungsmitteln auf. Als Hohlzylinderabschnitt wird in diesem Zusammenhang jedes Querschnittsprofil verstanden, welches der Motorwelle die Form einer durchgängigen Hohlwelle verleiht. Somit kommt hier auch ein von der durchgängigen Kreisringform abweichendes Querschnittsprofil in Frage.The motor shaft of the compressor unit preferably has a hollow cylinder section adjoining the inner cone section in the axial direction for receiving fastening means. In this context, a hollow cylinder section is understood to mean any cross-sectional profile which gives the motor shaft the shape of a continuous hollow shaft. A cross-sectional profile that deviates from the continuous circular ring shape is therefore also possible here.

Damit stellt die Motorwelle zur Antriebsseite hin eine Konusverbindung für die Verdichterwelle bereitstellt und zur gegenüberliegenden Nichtantriebsseite hin verlängert ist, um hiermit Befestigungsmittel, beispielsweise zur lösbaren Anbringung eines Lüfterrades aufnimmt. Hierdurch wird die Befestigung der Anbauteile in die Motorwelle hineinverlagert, so dass sich insgesamt für die Kompressoreinheit eine kompakte Bauform und einfache Montierbarkeit der Bauteile ergibt.The motor shaft thus provides a conical connection for the compressor shaft towards the drive side and is extended towards the opposite non-drive side in order to accommodate fastening means, for example for the detachable attachment of a fan wheel. As a result, the attachment of the add-on parts is shifted into the motor shaft, so that overall a compact design and simple assembly of the components results for the compressor unit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist am Ende der Verdichterwelle ein Gewindezapfen vorgesehen, der zwischen dem Innenkonusabschnitt und dem Hohlzylinderabschnitt der Motorwelle verläuft und mit einer Sicherungsmutter versehen ist, die in dem Hohlzylinderabschnitt angeordnet ist. Über die Sicherungsmutter wird die durch Aufpressen der Motorwelle auf die Verdichterwelle hergestellte kraftschlüssige Verbindung zusätzlich gesichert. Die hierfür vorgesehene Sicherungsmutter ist platzsparend innerhalb der Motorwelle untergebracht. Im Grenzbereich vom Innenkonusabschnitt zu Hohlzylinderabschnitt ist ein sich nach radialinnen erstreckender Ringabschnitt vorgesehen, welche an den Gewindeaußendurchmesser ses Gewindezapfens derart angepasst ist, dass sich dieser dort hindurch stecken läßt.According to a preferred embodiment, a threaded pin is provided at the end of the compressor shaft, which runs between the inner cone section and the hollow cylinder section of the motor shaft and is provided with a locking nut which is arranged in the hollow cylinder section. The non-positive connection established by pressing the motor shaft onto the compressor shaft is additionally secured via the lock nut. The lock nut provided for this is housed within the motor shaft to save space. In the border area between the inner cone section and the hollow cylinder section, a radially inwardly extending ring section is provided which is adapted to the outer thread diameter of this threaded pin in such a way that it can be inserted through it.

Gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass der Gewindezapfen gleichzeitig auch für die Ankopplung eines Montagewerkzeuges durch den Hohlzylinderabschnitt hindurch verwendet wird. Im Zuge der Montage läßt sich durch den Hohlzylinderabschnitt ein Zugwerkzeug einführen, dass auf den Gewindezapfen aufgeschraubt wird und sich gegenüber der Stirnseite des Hohlzylinderabschnitts abstützt, so dass das konische Ende der Verdichterwelle hiermit in den Innenkonusabschnitt der Motorwelle hineinziehen läßt, um die angestrebte kraftschlüssige Verbindung herzustellen. Auf weitere Verdrehsicherungsmittel kann beim Antrieb eines Schraubverdichters als Verdichter sogar verzichtet werden.According to a further measure which improves the invention, it is provided that the threaded pin is also used at the same time for the coupling of an assembly tool through the hollow cylinder section. In the course of assembly, a pulling tool can be inserted through the hollow cylinder section that is screwed onto the threaded pin and is supported against the end face of the hollow cylinder section, so that the conical end of the compressor shaft can be pulled into the inner cone section of the motor shaft in order to achieve the desired non-positive connection to manufacture. Further anti-rotation means can even be dispensed with when driving a screw compressor as a compressor.

Nach Entfernung des hydraulischen Montagewerkzeugs wird die Sicherungsmutter auf den Gewindezapfen aufgeschraubt, um die Verbindung vor einem selbständigen lösen zu sichern. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Einpresskraft auch direkt über ein anziehen der Sicherungsmutter herzustellen.After removing the hydraulic assembly tool, the locking nut is screwed onto the threaded pin to secure the connection from loosening by itself. As an alternative to this, it is also possible to produce the press-in force directly by tightening the locking nut.

Gemäß einer anderen, die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Gewindezapfen mit einer koaxial stirnseitigen Gewindegrundbohrung versehen ist, in die eine Zugankerschraube zur Befestigung von Anbauteilen, vorzugsweise eines Lüfterrads, an der dem Verdichtergehäuse gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuses eingeschraubt ist. Das Lüfterrad läßt sich insofern an der Stirnseite der Motorwelle in einfacher Weise verspannen und ist leicht wieder demontierbar. Das Drehmoment zum Antrieb des Lüfterrades wird auch hier kraftschlüssig übertragen. Die Zugankerschraube dient daneben auch einer zusätzlichen Sicherung der Konusverbindung zwischen Verdichterwelle und Motorwelle.According to another measure that improves the invention, it is proposed that the threaded pin be provided with a coaxially end-face threaded base hole into which a tie rod screw for attaching attachments, preferably a fan wheel, is screwed on the side of the motor housing opposite the compressor housing. In this respect, the fan wheel can be braced in a simple manner on the end face of the motor shaft and can easily be dismantled again. The torque to drive the fan wheel is also transmitted in a non-positive manner here. The tie-rod screw also serves to additionally secure the conical connection between the compressor shaft and the motor shaft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass hohlzylindrische Motorwelle in eine korrespondierende Durchgangsöffnung der Rotors eingepresst befestigt ist. Somit kann auf weitere Befestigungsmittel zur Montage der erfindungsgegenständlichen Motorwelle am Rotor verzichtet werden. Das Blechpaket des Rotors ist lediglich mit einer geeigneten Durchgangsöffnung zu versehen, welche eine Presspassung mit dem Außendurchmesser der Motorwelle sicherstellt. Erforderlichenfalls ist hier eine zusätzliche Verdrehsicherung in Form einer Verstiftung anzubringen.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the hollow cylindrical motor shaft is fastened pressed into a corresponding through opening of the rotor. It is thus possible to dispense with further fastening means for assembling the motor shaft according to the invention on the rotor. The laminated core of the rotor only needs to be provided with a suitable through opening, which ensures a press fit with the outer diameter of the motor shaft. If necessary, an additional anti-twist device in the form of a pin must be attached here.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Motorgehäuse direkt oder über einen Zwischenflansch an dem Verdichtergehäuse befestigt ist. Ein Zwischenflansch berücksichtigt dabei die verschiedenen Anschlussmaße der miteinander zu verbindenden Baueinheiten.It is also proposed that the motor housing is fastened to the compressor housing directly or via an intermediate flange. An intermediate flange takes into account the various connection dimensions of the structural units to be connected to one another.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figuren näher dargestellt. Die Figur zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Kompressoreinheit mit direkt an einem Schraubenverdichter angeflanschten Elektromotor.Further measures improving the invention are illustrated in more detail below with the description of an exemplary embodiment of the invention with reference to the single figures. The figure shows a schematic longitudinal section through a compressor unit with an electric motor flanged directly to a screw compressor.

Gemäß Figur besteht die Kompressoreinheit im Wesentlichen aus einem als Schraubenverdichter ausgebildeten Verdichter 1, an dem ein Elektromotor 2 angebracht ist. Ein Motorgehäuse 3 ist hier über einen Zwischenflansch 4 an dem Verdichtergehäuse 5 per - schematisch angedeuteter - Schraubverbindung befestigt. According to the figure, the compressor unit consists essentially of a compressor designed as a screw compressor 1 on which an electric motor 2 is appropriate. A motor housing 3 is here via an intermediate flange 4th on the compressor housing 5 fastened by - schematically indicated - screw connection.

Aus dem Verdichtergehäuse 5 ragt eine Verdichterwelle 6 heraus, über welche der Verdichter 1 angetrieben wird. Die Verdichterwelle 6 ist an einer in etwa hohlzylindrischen Motorwelle 7 des Elektromotors 2 angekoppelt. An der Motorwelle 7 ist ein Rotor 8 des Elektromotors, der im Wesentlichen aus einem Blechpaket besteht, angebracht. Der hiermit korrespondierende Stator 9 des Elektromotors 2 ist ortsfest am Motorgehäuse 3 befestigt.From the compressor housing 5 protrudes a compressor shaft 6th out over which the compressor 1 is driven. The compressor shaft 6th is on an approximately hollow cylindrical motor shaft 7th of the electric motor 2 coupled. On the motor shaft 7th is a rotor 8th of the electric motor, which essentially consists of a laminated core, attached. The corresponding stator 9 of the electric motor 2 is stationary on the motor housing 3 attached.

Die Verdichterwelle 6 verjüngt sich zum distalen Ende hin konisch und kommt in einen Innenkonusabschnitt 10 der Motorwelle 7 zum Eingriff. Am distalen Ende der Verdichterwelle 6 ist ein Gewindeendzapfen 11 angeformt, der zwischen dem Innenkonusabschhnitt 10 und einem sich rückwärtig koaxial hieran anschließenden Hohlzylinderabschnitt 12 der Motorwelle verläuft. Der Gewindezapfen 11 ist mit einer Sicherungsmutter 13 versehen, welche seitens des Hohlzylinderabschnitts 12 angeordnet ist.The compressor shaft 6th tapers conically towards the distal end and comes into an inner cone section 10 the motor shaft 7th to the intervention. At the distal end of the compressor shaft 6th is a threaded end plug 11 integrally formed between the inner cone section 10 and a hollow cylinder section coaxially adjoining it at the rear 12th the motor shaft runs. The threaded stem 11 is with a lock nut 13th provided, which on the part of the hollow cylinder section 12th is arranged.

Ferner ist der Gewindeendzapfen 11 mit einer koaxial stirnseitig hierin eingebrachten Gewindegrundbohrung versehen, in welche eine Zugankerschraube 14 eingeschraubt ist. Die Zugankerschraube 14 dient der lösbaren Befestigung eines außen am Verdichtergehäuse 3 angeordneten Lüfterrades 15 zum Kühlen der Kompressoreinheit.Furthermore, the threaded end pin is 11 provided with a threaded base hole made coaxially on the end face, into which a tie bolt 14th is screwed in. The tie bolt 14th is used for the releasable fastening of an outside on the compressor housing 3 arranged fan wheel 15th to cool the compressor unit.

Die Verdichterwelle 6 ist im Austrittsbereich aus dem Verdichtergehäuse 5 über ein Nadellager 16 gelagert, das an einem Zylinderabschnitt 17 der Verdichterwelle 6 angeordnet ist. In Richtung Wellenende sind daneben zwei Wellendichtringe 18 und 19 angeordnet, die ebenfalls auf den Zylinderabschnitt 17 der Verdichterwelle 6 dynamisch dichtend wirken und in eine korrespondierende Bohrung des Zwischenflansches 4 eingesetzt sind. Der Außendurchmesser des Zylinderabschnitts 17 der Verdichterwelle 6 ist hier mit 50mm bemessen, um einen konzentrischen Lauf im Zusammenwirken mit einer sich hieran in Richtung des Wellenendes anschließenden Konusabschnitt 20 sicherzustellen. Der sich an dem Zylinderabschnitt 17 der Verdichterwelle 6 anschließende Konusabschnitt 20 weist hier einen Konuswinkel von 3° auf.The compressor shaft 6th is in the outlet area from the compressor housing 5 via a needle bearing 16 stored on a cylinder section 17th the compressor shaft 6th is arranged. In the direction of the end of the shaft there are two shaft seals 18th and 19th arranged, which is also on the cylinder section 17th the compressor shaft 6th act dynamically sealing and in a corresponding hole in the intermediate flange 4th are used. The outside diameter of the cylinder section 17th the compressor shaft 6th is measured here with 50mm in order to achieve a concentric run in cooperation with a conical section adjoining this in the direction of the shaft end 20th to ensure. The one on the cylinder section 17th the compressor shaft 6th subsequent cone section 20th has a cone angle of 3 ° here.

Die erfindungsgemäße Konusverbindung ermöglicht ohne weitere Verdrehsicherung eine zuverlässige Übertragung des Motordrehmomentsdes Elektromtors 2 auf die durchbiegungsstabile Verdichterwelle 6, die trotz ihres relativ großen Außendurchmessers über das Nadellager im Verdichtergehäuse 5 gelagert ist und gleichzeitig auch die Lagerung der Motorwelle 7 mit übernimmt.The conical connection according to the invention enables reliable transmission of the motor torque of the electric motor without any further protection against rotation 2 on the deflection-resistant compressor shaft 6th , which despite their relatively large outer diameter via the needle bearing in the compressor housing 5 is stored and at the same time also the bearing of the motor shaft 7th with takes over.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Verdichtercompressor
22
ElektromotorElectric motor
33
MotorgehäuseMotor housing
44th
ZwischenflanschIntermediate flange
55
VerdichtergehäuseCompressor housing
66th
VerdichterwelleCompressor shaft
77th
MotorwelleMotor shaft
88th
Rotorrotor
99
Statorstator
1010
InnenkonusabschnittInner cone section
1111
GewindeendzapfenThreaded end stud
1212th
HohlzylinderabschnittHollow cylinder section
1313th
SicherungsmutterLock nut
1414th
ZugankerschraubeTie bolt
1515th
LüfterradFan wheel
1616
Wälzlagerroller bearing
1717th
ZylinderabschnittCylinder section
1818th
erster Wellendichtringfirst shaft seal
1919th
zweiter Wellendichtringsecond shaft seal
2020th
KonusabschnittCone section

Claims (8)

Kompressoreinheit zur Drucklufterzeugung mit einem Verdichter (1), der über eine aus einem Verdichtergehäuse (5) hinausragende Verdichterwelle (6) angetrieben ist, woran eine Motorwelle (7) eines Elektromotors (2) angekoppelt ist, der einen an einem Motorgehäuse (3) angebrachten Stator (9) sowie einen an der Motorwelle (7) angebrachten Rotor (8) umfasst, wobei sich die Verdichterwelle (6) zum distalen Ende hin konisch verjüngt und in einen hierzu korrespondierenden Innenkonusabschnitt (10) der Motorwelle (7) hineinragt, wobei der Verdichter (1) als ein Schraubenverdichter ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterwelle (6) im Austrittsbereich aus dem Verdichtergehäuse (5) über ein Nadellager (16) als Wälzlager gelagert ist, das mit einem Zylinderabschnitt (17) der Verdichterwelle (6) zusammenwirkt, und dass die Motorwelle (7) einen sich in Axialrichtung an den Innenkonusabschnitt (10) anschließenden Hohlzylinderabschnitt (12) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln aufweist.Compressor unit for generating compressed air with a compressor (1) which is driven via a compressor shaft (6) protruding from a compressor housing (5), to which a motor shaft (7) of an electric motor (2) is coupled, one of which is attached to a motor housing (3) Stator (9) and a rotor (8) attached to the motor shaft (7), wherein the compressor shaft (6) tapers conically towards the distal end and protrudes into a corresponding inner cone section (10) of the motor shaft (7), the Compressor (1) is designed as a screw compressor, characterized in that the compressor shaft (6) is mounted in the exit area from the compressor housing (5) via a needle bearing (16) as a roller bearing which is connected to a cylinder section (17) of the compressor shaft (6) cooperates, and that the motor shaft (7) has a hollow cylinder section (12) adjoining the inner cone section (10) in the axial direction for receiving fastening means ice. Kompressoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderabschnitt (17) der Verdichterwelle (6) einen Durchmesser zwischen 40 bis 55 mm aufweist, um einen konzentrischen Lauf im Zusammenwirken mit der sich anschließenden Konusverbindung zur Motorwelle (7) hin sicherzustellen.Compressor unit after Claim 1 , characterized in that the cylinder section (17) of the compressor shaft (6) has a diameter between 40 to 55 mm in order to ensure a concentric run in cooperation with the adjoining conical connection to the motor shaft (7). Kompressoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sich an den Zylinderabschnitt (17) anschließende Konusabschnitt (20) der Verdichterwelle (6) einen Konuswinkel zwischen 2° bis 5° besitzt.Compressor unit after Claim 1 , characterized in that the cone section (20) of the compressor shaft (6) adjoining the cylinder section (17) has a cone angle between 2 ° and 5 °. Kompressoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Zylinderabschnitt (17) der Verdichterwelle (6) zwischen dem austrittsseitigen Wälzlager (16) und dem konischen distalen Endbereich mindestens zwei Wellendichtringe (18, 19) unterschiedlicher Ausführung angeordnet sind.Compressor unit after Claim 1 , characterized in that at least two shaft sealing rings (18, 19) of different designs are arranged on the cylinder section (17) of the compressor shaft (6) between the outlet-side roller bearing (16) and the conical distal end region. Kompressoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewindeendzapfen (11) am Ende der Verdichterwelle (6) zwischen dem Innenkonusabschnitt (10) und dem Hohlzylinderabschnitt (12) verläuft und mit einer Sicherungsmutter (13) versehen ist, die in dem Hohlzylinderabschnitt (12) angeordnet ist.Compressor unit after Claim 1 , characterized in that a threaded end pin (11) at the end of the compressor shaft (6) runs between the inner cone section (10) and the hollow cylinder section (12) and is provided with a locking nut (13) which is arranged in the hollow cylinder section (12). Kompressoreinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindezapfen (11) für die Ankopplung eines Montagewerkzeugs durch den Hohlzylinderabschnitt (12) hindurch geeignet ausgebildet ist, um hiermit die Motorwelle (7) auf die Verdichterwelle (6) aufzupressen.Compressor unit after Claim 5 , characterized in that the threaded pin (11) is suitably designed for the coupling of an assembly tool through the hollow cylinder section (12) in order to press the motor shaft (7) onto the compressor shaft (6). Kompressoreinheit nach Anspruch 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindezapfen (11) mit einer koaxial stirnseitigen Gewindegrundbohrung versehen ist, in die eine Zugankerschraube (14) zur Befestigung eines Lüfterrades (15) an der dem Verdichtergehäuse (5) gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuses (3) eingeschraubt ist.Compressor unit after Claim 5 until 6th , characterized in that the threaded pin (11) is provided with a coaxial end-face threaded base hole into which a tie rod screw (14) for fastening a fan wheel (15) on the side of the motor housing (3) opposite the compressor housing (5) is screwed. Kompressoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (3) direkt oder über einen Zwischenflansch (4) an dem Verdichtergehäuse (5) befestigt ist.Compressor unit according to one of the preceding claims, characterized in that the motor housing (3) is attached to the compressor housing (5) directly or via an intermediate flange (4).
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