DE102019108188A1 - Machine for expanding or compressing gaseous media - Google Patents
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Abstract
Um eine Maschine zum Entspannen oder Komprimieren von im Wesentlichen gasförmigen Medien, umfassend ein Maschinengehäuse und mindestens einen in dem Maschinengehäuse in einer Schraubenläuferbohrung angeordneten und sich zwischen einer Niederdruckseite und einer Hochdruckseite der Schraubenläuferbohrung erstreckenden sowie mit dem im Wesentlichen gasförmigen Medium zusammenwirkenden Schraubenläufer, welcher im Maschinengehäuse beiderseits mittels jeweils einem Lagersatz gelagert ist, sowie eine mit dem mindestens einen Schraubenläufer gekoppelte oder koppelbare Motor-/Generatoreinheit, zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Schraubenläufer mit mindestens einem axialen Stützlager versehen ist, welches den mindestens einen Schraubenläufer derart axial abstützt, dass eine hochdruckseitige Stirnseite des mindestens einen Schraubenläufers berührungsfrei zu einer dieser Stirnseite zugewandten Stirnwand des den mindestens einen Schraubenläufer aufnehmenden Maschinengehäuses geführt ist.To a machine for expanding or compressing essentially gaseous media, comprising a machine housing and at least one screw rotor arranged in the machine housing in a screw rotor bore and extending between a low pressure side and a high pressure side of the screw rotor bore and cooperating with the essentially gaseous medium, which in the machine housing is mounted on both sides by means of a bearing set, as well as a motor / generator unit coupled or connectable to the at least one screw rotor, it is proposed that the at least one screw rotor be provided with at least one axial support bearing which axially supports the at least one screw rotor that a high-pressure-side end face of the at least one screw rotor contact-free with an end wall facing this end face of the machine housing accommodating the at least one screw rotor s is led.
Description
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Entspannen oder komprimieren von im Wesentlichen gasförmigen Medien, umfassend ein Maschinengehäuse und mindestens einen in dem Maschinengehäuse in einer Schraubenläuferbohrung angeordneten und sich zwischen einer Niederdruckseite und einer Hochdruckseite der Schraubenläuferbohrung erstreckenden sowie mit dem im Wesentlichen gasförmigen Medium zusammenwirkenden Schraubenläufer, welcher durch Rotation um eine Schraubenachse entweder das im Wesentlichen gasförmige Medium von der Niederdruckseite zur Hochdruckseite fördert und dabei komprimiert oder von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite fördert und dabei entspannt und welcher im Maschinengehäuse beiderseits mittels jeweils einem Lagersatz gelagert ist, wobei jeder Lagersatz mindestens ein Radiallager und mindestens einer der Lagersätze mindestens ein axial wirkendes Lager aufweist, welches den mindestens einen Schraubenläufer axial gegen eine axiale Verschiebung aus seiner Betriebsposition in Richtung der Niederdruckseite abstützt, sowie eine mit dem Schraubenläufer gekoppelte oder koppelbare Motor-/Generatoreinheit.The invention relates to a machine for expanding or compressing essentially gaseous media, comprising a machine housing and at least one screw rotor arranged in the machine housing in a screw rotor bore and extending between a low pressure side and a high pressure side of the screw rotor bore and cooperating with the essentially gaseous medium, which by rotation around a screw axis either conveys the essentially gaseous medium from the low-pressure side to the high-pressure side and thereby compresses it or conveys it from the high-pressure side to the low-pressure side and relaxes it and which is mounted in the machine housing on both sides by means of a bearing set, each bearing set at least one radial bearing and at least one of the bearing sets has at least one axially acting bearing which axially prevents the at least one screw rotor from being axially displaced from its operating position Direction of the low pressure side is supported, as well as a motor / generator unit coupled or connectable to the screw rotor.
Derartige Maschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt.Such machines are known from the prior art.
Bei diesen besteht das Problem, dass die axial wirkenden Lager die Schraubenläufer lediglich axial gegen eine Verschiebung in Richtung der Niederdruckseite abstützen, jedoch nicht in Richtung der Hochdruckseite, so dass bei einem Ein- oder Ausschaltvorgang oder einer Betriebsunterbrechung oder einer falschen Drehrichtung das Problem besteht, dass die Schraubenläufer hochdruckseitig an dem Maschinengehäuse unter Reduzierung des üblicherweise vorhandenen Dichtspalts zur Anlage kommen, sich dadurch erwärmen und folglich Schaden nehmen.The problem with these is that the axially acting bearings only support the screw rotors axially against displacement in the direction of the low-pressure side, but not in the direction of the high-pressure side, so that the problem arises in the event of an on or off operation or an interruption in operation or a wrong direction of rotation that the screw rotors come to rest on the high pressure side of the machine housing while reducing the sealing gap that is usually present, heat up as a result and consequently take damage.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, dass derartige Probleme nicht mehr auftreten.The invention is therefore based on the object of improving a machine of the type described in the introduction in such a way that such problems no longer occur.
Diese Aufgabe wird bei einer Maschine der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mindestens eine Schraubenläufer mit mindestens einem axialen Stützlager versehen ist, welches den mindestens einen Schraubenläufer derart axial abstützt, dass eine hochdruckseitige Stirnseite des mindestens einen Schraubenläufers berührungsfrei zu einer dieser Stirnseite zugewandten Stirnwand des den mindestens einen Schraubenläufer aufnehmenden Maschinengehäuses geführt ist.This object is achieved according to the invention in a machine of the type described at the outset in that the at least one screw rotor is provided with at least one axial support bearing which axially supports the at least one screw rotor in such a way that a high-pressure end face of the at least one screw rotor facing one of this end face without contact End wall of the at least one screw rotor receiving machine housing is performed.
Dabei ist die hochdruckseitige Stirnseite des Schraubenläufers durch eine Stirnseite oder einen Abschluss einer Schraubenkontur des Schraubenläufers gebildet.The end face of the screw rotor on the high-pressure side is formed by an end face or a termination of a screw contour of the screw rotor.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, dass durch das vorgesehene axiale Stützlager die Möglichkeit besteht, einen Mindestdichtspalt zwischen der Stirnseite des Schraubenläufers und der Stirnwand des Maschinengehäuses auch bei ungünstigen Betriebszuständen aufrecht zu erhalten und somit eine Beschädigung der Schraubenläufer und/oder des Gehäuses durch Berührungen zwischen der Stirnseite des Schraubenläufers und der Stirnwand des Maschinengehäuses zu verhindern.The advantage of the solution according to the invention is thus to be seen in the fact that the axial support bearing provided makes it possible to maintain a minimum sealing gap between the end face of the screw rotor and the end wall of the machine housing even in unfavorable operating conditions and thus damage the screw rotor and / or the Housing to prevent contact between the end face of the screw rotor and the end wall of the machine housing.
Dabei könnte bei der erfindungsgemäßen Lösung das mindestens eine axiale Stützlager in dem Maschinengehäuse in axialer Richtung stationär angeordnet sein, wobei die Anordnung des axialen Stützlagers dann voraussetzen würde, dass dies sehr präzise in dem Maschinengehäuse positioniert ist, um den geforderten Mindestdichtspalt zwischen der Stirnseite des Schraubenläufers und der Stirnwand des Maschinengehäuses aufrecht zu erhalten.In the solution according to the invention, the at least one axial support bearing could be arranged stationary in the machine housing in the axial direction, the arrangement of the axial support bearing then assuming that it is positioned very precisely in the machine housing to provide the required minimum sealing gap between the face of the screw rotor and to maintain the end wall of the machine housing.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das mindestens eine axiale Stützlager in dem Maschinengehäuse in axialer Richtung bewegbar und in Richtung der Niederdruckseite kraftbeaufschlagt angeordnet ist.A particularly advantageous solution provides that the at least one axial support bearing is arranged in the machine housing so that it can be moved in the axial direction and is acted upon by force in the direction of the low-pressure side.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass durch die Kraftbeaufschlagung des bewegbar angeordneten Stützlagers das Stützlager in der Lage ist, derart auf den mindestens einen Schraubenläufer einzuwirken, dass dieser durch das axial wirkende Lager in Richtung der Niederdruckseite so geführt ist, dass im Wesentlichen keinerlei axiales Spiel vorhanden ist, so dass der mindestens eine Schraubenläufer in allen Betriebszuständen in seiner vorgesehenen Betriebsstellung mit dem vorgesehenen hochdruckseitigen Mindestdichtspalt in dem Maschinengehäuse geführt ist.This solution has the advantage that by applying force to the movably arranged support bearing, the support bearing is able to act on the at least one helical rotor in such a way that it is guided by the axially acting bearing in the direction of the low-pressure side so that there is essentially no axial play is present, so that the at least one screw rotor is guided in all operating states in its intended operating position with the intended high-pressure side minimum sealing gap in the machine housing.
Hinsichtlich der Kraftbeaufschlagung des mindestens einen Stützlagers wären die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar.With regard to the application of force to the at least one support bearing, the most varied of possibilities would be conceivable.
Beispielsweise könnte ein Verschiebeantrieb, beispielsweise betätigt durch Öldruck, auf das Stützlager wirken.For example, a displacement drive, for example actuated by oil pressure, could act on the support bearing.
Eine besonders einfache und zweckmäßige Lösung sieht vor, dass das mindestens eine Stützlager mit einer in der axialen Richtung wirkenden elastischen Federkraft beaufschlagt ist, so dass die Federkraft insbesondere permanent auf den mindestens einen Schraubenläufer in Richtung der Niederdruckseite wirkt.A particularly simple and expedient solution provides that the at least one support bearing is acted upon by an elastic spring force acting in the axial direction, so that the spring force is particularly permanent on the at least a screw rotor acts in the direction of the low pressure side.
Insbesondere besteht damit die Möglichkeit, dass das mindestens eine Stützlager in axialer Richtung derart auf den Schraubenläufer einwirkt, dass das axial wirkende Lager durch das Stützlager in Richtung der Niederdruckseite ständig vorgespannt ist und somit insgesamt eine präzise axiale Führung des mindestens einen Schraubenläufers gegeben ist.In particular, there is thus the possibility that the at least one support bearing acts on the screw rotor in the axial direction in such a way that the axially acting bearing is constantly preloaded by the support bearing in the direction of the low-pressure side and thus overall precise axial guidance of the at least one screw rotor is provided.
Eine besonders einfache Lösung sieht vor, dass das Stützlager durch ein Tellerfederpaket beaufschlagt ist.A particularly simple solution provides that the support bearing is acted upon by a disk spring assembly.
Hinsichtlich des Orts der Einwirkung des Stützlagers auf den mindestens einen Schraubenläufer wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.With regard to the location of the action of the support bearing on the at least one screw rotor, no further details have so far been given.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass das mindestens eine Stützlager auf einen den mindestens einen Schraubenläufer lagernden Lagerzapfen wirkt.An advantageous solution provides that the at least one support bearing acts on a bearing journal that supports the at least one screw rotor.
Dabei könnte das Stützlager auf verschiedenen Seiten des Schraubenläufers wirksam sein.The support bearing could be effective on different sides of the screw rotor.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das mindestens eine Stützlager auf den auf der der Motor-/Generatoreinheit abgewandten Seite des mindestens einen Schraubenläufers angeordneten Lagerzapfen wirkt.A particularly advantageous solution provides that the at least one support bearing acts on the bearing journal arranged on the side of the at least one helical rotor that is remote from the motor / generator unit.
Beispielsweise hat dies zur Folge, dass bei einem niederdruckseitigen Antrieb des Schraubenläufers das Stützlager auf den hochdruckseitig angeordneten Lagerzapfen wirkt.For example, this has the consequence that when the screw rotor is driven on the low-pressure side, the support bearing acts on the bearing journal arranged on the high-pressure side.
Weiter sieht eine konstruktiv besonders vorteilhafte Lösung vor, dass das mindestens eine Stützlager in einem der Motor-/Generatoreinheit abgewandt angeordneten Lagergehäuse des Maschinengehäuses angeordnet ist.Furthermore, a structurally particularly advantageous solution provides that the at least one support bearing is arranged in a bearing housing of the machine housing that is arranged facing away from the motor / generator unit.
Ferner sieht eine günstige Lösung vor, dass das mindestens eine Stützlager auf einen über die Hochdruckseite des Schraubenläufers überstehenden Lagerzapfen einwirkt.Furthermore, a favorable solution provides that the at least one support bearing acts on a bearing journal protruding beyond the high pressure side of the screw rotor.
Grundsätzlich bestünde die Möglichkeit, das mindestens eine Stützlager an dem Zapfenabschnitt des Schraubenläufers anzuordnen, an dem auch der Lagersatz angeordnet ist.In principle, there would be the possibility of arranging the at least one support bearing on the journal section of the screw rotor on which the bearing set is also arranged.
Eine raumsparende Lösung sieht jedoch vor, dass das mindestens eine Stützlager an einem Aufnahmezapfen angeordnet ist.A space-saving solution, however, provides that the at least one support bearing is arranged on a receiving pin.
Ein derartiger Aufnahmezapfen lässt sich in einfacher Weise relativ zu dem den Lagersatz tragenden Lagerzapfen flexibel gestalten, so dass insbesondere die Möglichkeit besteht, den Aufnahmezapfen mit dem auf diesem angeordneten Stützlager raumsparend anzuordnen.Such a receiving pin can be designed flexibly in a simple manner relative to the bearing pin carrying the bearing set, so that in particular there is the possibility of arranging the receiving pin with the support bearing arranged on it in a space-saving manner.
Eine zweckmäßige Lösung sieht dabei vor, dass der Aufnahmezapfen an einem Ende eines Lagerzapfens angeordnet ist.An expedient solution provides that the receiving pin is arranged at one end of a bearing pin.
Besonders günstig ist es dabei, wenn der Aufnahmezapfen eine radiale Ausdehnung zur jeweiligen Schraubenachse aufweist, die geringer als die des Lagerzapfens ist.It is particularly favorable if the receiving pin has a radial extent to the respective screw axis which is smaller than that of the bearing pin.
Ferner ist es zur Abstützung des mindestens einen Stützlagers günstig, wenn der Aufnahmezapfen eine Flanschfläche aufweist, auf welche das Stützlager einwirken kann, um den mindestens einen Schraubenläufer der entsprechenden Richtung zu beaufschlagen.Furthermore, it is favorable for supporting the at least one support bearing if the receiving pin has a flange surface on which the support bearing can act in order to act on the at least one helical rotor in the corresponding direction.
Prinzipiell könnte der Aufnahmezapfen einstückig an den Lagerzapfen angeformt sein.In principle, the receiving pin could be integrally formed on the bearing pin.
Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Lösung, bei welcher der Aufnahmezapfen in das Ende des Lagerzapfens eingesetzt ist.However, a solution in which the receiving pin is inserted into the end of the bearing pin is particularly advantageous.
In diesem Fall lässt sich insbesondere die erfindungsgemäße Lösung bei vorhandenen Maschinen oder vorhandenen Konstruktionen in einfacher Weise nachrüsten.In this case, in particular, the solution according to the invention can be easily retrofitted to existing machines or existing structures.
Dabei könnte der Aufnahmezapfen durch jede Art von Fügen in das Ende des Lagerzapfens eingesetzt und mit diesem verbunden werden.The receiving pin could be inserted into the end of the bearing pin by any type of joining and connected to it.
Eine besonders einfache und vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, dass der Aufnahmezapfen in das Ende des Lagerzapfens eingeschraubt ist.A particularly simple and advantageous solution, however, provides that the receiving pin is screwed into the end of the bearing pin.
Um ferner sicherzustellen, dass der Aufnahmezapfen möglichst optimal relativ zum Lagerzapfen zentriert ist ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Aufnahmezapfen relativ zu dem Lagerzapfen durch einen Zentrierkonus fixiert ist.In order to further ensure that the receiving pin is centered as optimally as possible relative to the bearing pin, it is preferably provided that the receiving pin is fixed relative to the bearing pin by a centering cone.
Ein derartiger Zentrierkonus ist beispielsweise sowohl am Aufnahmezapfen und/oder als konische Zentrierfläche am Lagerzapfen vorgesehen, so dass die beiden konischen Flächen eine optimale Zentrierung des Aufnahmezapfens erlauben.Such a centering cone is provided, for example, both on the receiving pin and / or as a conical centering surface on the bearing pin, so that the two conical surfaces allow optimal centering of the receiving pin.
Eine konstruktiv besonders günstige Lösung sieht vor, dass der Aufnahmezapfen einen geringeren Durchmesser aufweist als ein den Lagersatz, insbesondere das Radiallager und/oder das axial wirkende Lager tragender Zapfenabschnitt des Lagerzapfens.A particularly advantageous solution in terms of design provides that the receiving journal has a smaller diameter than a journal section of the journal bearing the bearing set, in particular the radial bearing and / or the axially acting bearing.
Hinsichtlich der Dimension des Stützlagers wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht.With regard to the dimension of the support bearing, no further details have been given in connection with the previous explanation of the individual exemplary embodiments.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass das mindestens eine Stützlager so dimensioniert ist, dass die von diesem aufzunehmenden Stützkräfte im Bereich von 10 % bis 80 % der Stützkräfte des axial wirkenden Lagers liegen.An advantageous solution provides that the at least one support bearing is dimensioned such that the support forces to be absorbed by it are in the range of 10% to 80% of the support forces of the axially acting bearing.
Hierdurch lässt sich insbesondere ein raumsparender kostengünstiger und aufgrund geringer Verlustleistung reibungsarmer Einbau realisieren.In this way, in particular, a space-saving, cost-effective and low-friction installation can be achieved due to the low power loss.
Eine noch vorteilhaftere Dimensionierung sieht vor, dass das mindestens eine Stützlager bezogen auf die jeweilige Schraubenachse eine radiale Ausdehnung aufweist, die im Bereich von 20 % bis 70 % der radialen Ausdehnung des axial wirkenden Lagers liegt.An even more advantageous dimensioning provides that the at least one support bearing has a radial extension in relation to the respective screw axis which is in the range of 20% to 70% of the radial extension of the axially acting bearing.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung ist es auch möglich pro Schraubenläufer zwei Stützlager entweder beide hochdruckseitig oder beide niederdruckseitig oder eines hochdruckseitig und eines niederdruckseitig vorzusehen.Within the scope of the solution according to the invention, it is also possible to provide two support bearings for each screw rotor, either both on the high-pressure side or both on the low-pressure side or one on the high-pressure side and one on the low-pressure side.
Noch besser ist es, wenn das Stützlager bezogen auf die jeweilige Schraubenachse eine radiale Ausdehnung aufweist, die im Bereich von 30 % bis 60 % der radialen Ausdehnung des axial wirkenden Lagers liegt.It is even better if the support bearing has a radial extension in relation to the respective screw axis which is in the range of 30% to 60% of the radial extension of the axially acting bearing.
Eine weitere vorteilhafte Dimensionierung sieht vor, dass das Stützlager einen Lagerinnendurchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Innendurchmesser des axial wirkenden Lagers, insbesondere in der Größenordnung von 20 % bis 80 % des Innendurchmessers des axial wirkenden Lagers liegt.Another advantageous dimensioning provides that the support bearing has an inner bearing diameter that is smaller than an inner diameter of the axially acting bearing, in particular of the order of 20% to 80% of the inner diameter of the axially acting bearing.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Expansions-/Kompressionsmaschine sieht vor, dass diese zwei in Schraubenläuferbohrungen angeordnete Schraubenläufer aufweist, die mit ihren Schraubenkonturen ineinandergreifen, wobei mindestens einem der Schraubenläufer ein Stützlager zugeordnet ist.An advantageous embodiment of the expansion / compression machine according to the invention provides that it has two screw rotors arranged in screw rotor bores which mesh with their screw contours, with at least one of the screw rotors being assigned a support bearing.
Besonders günstig ist es jedoch, wenn jedem Schraubenläufer mindestens ein Stützlager zugeordnet ist.However, it is particularly favorable if at least one support bearing is assigned to each screw rotor.
Ferner sieht eine vorteilhafte Dimensionierung vor, dass das mindestens eine Stützlager einen Lagerinnendurchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Innendurchmesser des Radiallagers, insbesondere im Bereich von 20 % bis 80 % des Innendurchmessers des Radiallagers der Lagersätze liegt.Furthermore, an advantageous dimensioning provides that the at least one support bearing has an inner bearing diameter that is smaller than an inner diameter of the radial bearing, in particular in the range of 20% to 80% of the inner diameter of the radial bearing of the bearing sets.
Die vorstehende Beschreibung erfindungsgemäßer Lösungen umfasst somit insbesondere die durch die nachfolgenden durchnummerierten Ausführungsformen definierten verschiedenen Merkmalskombinationen
- 1. Maschine zum Entspannen oder Komprimieren von im Wesentlichen gasförmigen Medien, umfassend ein Maschinengehäuse (
10 ) und mindestens einen in dem Maschinengehäuse (10 ) in einer Schraubenläuferbohrung (52 ,54 ) angeordneten und sich zwischen einer Niederdruckseite (62 ) und einer Hochdruckseite (64 ) der Schraubenläuferbohrung (52 ,54 ) erstreckenden sowie mit dem im Wesentlichen gasförmigen Medium zusammenwirkenden Schraubenläufer (36 ,38 ), welcher durch Rotation um eine Schraubenachse (52 ,54 ) entweder das im Wesentlichen gasförmige Medium von der Niederdruckseite (62 ) zur Hochdruckseite (64 ) fördert und dabei komprimiert oder von der Hochdruckseite (64 ) zur Niederdruckseite (62 ) fördert und dabei expandiert und welcher im Maschinengehäuse (10 ) beiderseits mittels jeweils einem Lagersatz (92 ,94 ,96 ,98 ) gelagert ist, wobei jeder Lagersatz (92 ,94 ,96 ,98 ) mindestens ein Radiallager (102 ) und mindestens einer der Lagersätze (96 ,98 ) mindestens ein axial wirkendes Lager (104 ) aufweist, welches den mindestens einen Schraubenläufer (36 ,38 ) axial gegen eine axiale Verschiebebewegung aus seiner Betriebsposition in Richtung (112 ,114 ) der Niederdruckseite (62 ) abstützt, sowie eine mit dem mindestens einen Schraubenläufer (36 ,38 ) gekoppelte oder koppelbare Motor-/Generatoreinheit (132 ), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schraubenläufer (36 ,38 ) mit mindestens einem axialen Stützlager (212 ,214 ) versehen ist, welches den mindestens einen Schraubenläufer (36 ,38 ) derart axial abstützt, dass eine hochdruckseitige Stirnseite (122 ,124 ) des mindestens einen Schraubenläufers (36 ,38 ) berührungsfrei zu einer dieser Stirnseite (122 ,124 ) zugewandten Stirnwand (126 ,128 ) des den mindestens einen Schraubenläufer (36 ,38 ) aufnehmenden Maschinengehäuses (10 ) geführt ist. - 2. Maschine nach Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (
212 ,214 ) in dem Maschinengehäuse (10 ) in axialer Richtung bewegbar und in Richtung der Niederdruckseite (62 ) kraftbeaufschlagt angeordnet ist. - 3. Maschine nach
Ausführungsform 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (212 ,214 ) in axialer Richtung derart auf den Schraubenläufer (212 ,214 ) einwirkt, dass das axial wirkende Lager (104 ) durch das Stützlager (212 ,214 ) in Richtung der Niederdruckseite ständig vorgespannt ist. - 4. Maschine nach Ausführungsform 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (
212 ,214 ) mit einer in der axialen Richtung wirkenden elastischen Federkraft beaufschlagt ist, so dass die Federkraft auf den mindestens einen Schraubenläufer (36 ,38 ) in Richtung (112 ,114 ) der Niederdruckseite (62 ) wirkt. - 5. Maschine nach einer der
Ausführungsformen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (212 ,214 ) durch ein Tellerfederpaket (256 ) beaufschlagt ist. - 6. Maschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (
212 ,214 ) auf einen den mindestens einen Schraubenläufers (36 ,38 ) lagernden Lagerzapfen (230 ) einwirkt. - 7. Maschine nach Ausführungsform 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (
212 ,214 ) auf den auf der der Motor-/Generatoreinheit (132 ) abgewandten Seite des mindestens einen Schraubenläufers (36 ,38 ) angeordneten Lagerzapfen (230 ) wirkt. - 8. Maschine nach Ausführungsform 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (
212 ,214 ) in einem der Motor-/Generatoreinheit abgewandt angeordneten Lagergehäuse (18 ) des Maschinengehäuses (10 ) angeordnet ist. - 9. Maschine nach einer der Ausführungsformen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (
212 ,214 ) auf einen über die hochdruckseitige Stirnseite des Schraubenläufers (36 ,38 ) überstehenden Lagerzapfen (230 ) einwirkt. - 10. Maschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (
212 ,214 ) an einem Aufnahmezapfen (224 ) angeordnet ist. - 11.
Maschine nach Ausführungsform 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmezapfen (224 ) an einem Ende eines Lagerzapfens (230 ) angeordnet ist. - 12.
Maschine nach Ausführungsform 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmezapfen (224 ) eine Flanschfläche (246 ) aufweist, auf welche das Stützlager (212 ,214 ) wirkt. - 13. Maschine nach einer der Ausführungsformen 10
bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmezapfen (224 ) in das Ende des Lagerzapfens (230 ) eingesetzt ist. - 14. Maschine nach einer der Ausführungsformen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmezapfen (
224 ) relativ zu dem Lagerzapfen (230 ) durch einen Zentrierkonus (234 ,236 ) zentriert ist. - 15. Maschine nach einer der Ausführungsformen 10
bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmezapfen einen geringeren Durchmesser aufweist als ein den jeweiligen Lagersatz (92 ,94 ,96 ,98 ), insbesondere das Radiallager (102 ) und/oder das axial wirkende Lager (104 ), tragender Zapfenabschnitt (93 ,95 ,97 ,99 ) des Lagerzapfens (230 ). - 16. Maschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (
212 ,214 ) so dimensioniert ist, dass die von diesem aufzunehmenden Stützkräfteim Bereich von 10 % bis 80 % der Stützkräfte des axial wirkenden Lagers (104 ) liegen. - 17. Maschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (
212 ,214 ) bezogen auf die jeweilige Schraubenachse (52 ,54 ) eine radiale Ausdehnung aufweist, dieim Bereich von 10 % bis 80 % der radialen Ausdehnung des axial wirkenden Lagers (104 ) liegt. - 18. Maschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (
212 ,214 ) einen Lagerinnendurchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Innendurchmesser des axial wirkenden Lagers (104 ) des jeweiligen Lagersatzes (92 ,94 ,96 ,98 ). - 19. Maschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützlager (
212 ,214 ) einen Lagerinnendurchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Innendurchmesser des Radiallagers (102 ) der Lagersätze (92 ,94 ,96 ,98 ).
- 1.Machine for expanding or compressing essentially gaseous media, comprising a machine housing (
10 ) and at least one in the machine housing (10 ) in a screw rotor bore (52 ,54 ) and located between a low pressure side (62 ) and a high pressure side (64 ) the screw rotor bore (52 ,54 ) extending screw rotor and interacting with the essentially gaseous medium (36 ,38 ), which by rotation around a screw axis (52 ,54 ) either the essentially gaseous medium from the low pressure side (62 ) to the high pressure side (64 ) promotes and thereby compressed or from the high pressure side (64 ) to the low pressure side (62 ) promotes and expands and which in the machine housing (10 ) on both sides by means of a bearing set (92 ,94 ,96 ,98 ) is stored, each bearing set (92 ,94 ,96 ,98 ) at least one radial bearing (102 ) and at least one of the bearing sets (96 ,98 ) at least one axially acting bearing (104 ), which has the at least one screw rotor (36 ,38 ) axially against an axial displacement movement from its operating position in direction (112 ,114 ) the low pressure side (62 ), as well as one with the at least one screw rotor (36 ,38 ) coupled or connectable motor / generator unit (132 ), characterized in that the at least one screw rotor (36 ,38 ) with at least one axial support bearing (212 ,214 ) is provided, which the at least one screw rotor (36 ,38 ) is supported axially in such a way that a high-pressure end face (122 ,124 ) of the at least one screw rotor (36 ,38 ) without contact to one of these front faces (122 ,124 ) facing front wall (126 ,128 ) of the at least one screw rotor (36 ,38 ) receiving machine housing (10 ) is performed. - 2. Machine according to embodiment 1, characterized in that the at least one support bearing (
212 ,214 ) in the machine housing (10 ) movable in the axial direction and in the direction of the low pressure side (62 ) is arranged subject to force. - 3. Machine according to
embodiment 2, characterized in that the at least one support bearing (212 ,214 ) in the axial direction on the screw rotor (212 ,214 ) has the effect that the axially acting bearing (104 ) through the support bearing (212 ,214 ) is constantly preloaded in the direction of the low pressure side. - 4. Machine according to embodiment 3, characterized in that the at least one support bearing (
212 ,214 ) is acted upon by an elastic spring force acting in the axial direction, so that the spring force acts on the at least one screw rotor (36 ,38 ) in the direction (112 ,114 ) the low pressure side (62 ) works. - 5. Machine according to one of
embodiments 2 to 4, characterized in that the at least one support bearing (212 ,214 ) by a disc spring package (256 ) is applied. - 6. Machine according to one of the preceding embodiments, characterized in that the at least one support bearing (
212 ,214 ) on one of the at least one screw rotor (36 ,38 ) bearing journals (230 ) acts. - 7. Machine according to embodiment 6, characterized in that the at least one support bearing (
212 ,214 ) on the one on the motor / generator unit (132 ) side facing away from the at least one screw rotor (36 ,38 ) arranged bearing journals (230 ) works. - 8. Machine according to embodiment 7, characterized in that the at least one support bearing (
212 ,214 ) in a bearing housing arranged facing away from the motor / generator unit (18th ) of the machine housing (10 ) is arranged. - 9. Machine according to one of embodiments 6 to 8, characterized in that the at least one support bearing (
212 ,214 ) on one over the high pressure side face of the screw rotor (36 ,38 ) protruding journal (230 ) acts. - 10. Machine according to one of the preceding embodiments, characterized in that the at least one support bearing (
212 ,214 ) on a mounting pin (224 ) is arranged. - 11. Machine according to
embodiment 10, characterized in that the receiving pin (224 ) at one end of a journal (230 ) is arranged. - 12. Machine according to
embodiment 10 or 11, characterized in that the receiving pin (224 ) a flange face (246 ) on which the support bearing (212 ,214 ) works. - 13. Machine according to one of the
embodiments 10 to 12, characterized in that the receiving pin (224 ) into the end of the journal (230 ) is used. - 14. Machine according to one of the
embodiments 10 to 13, characterized in that the receiving pin (224 ) relative to the bearing journal (230 ) by a centering cone (234 ,236 ) is centered. - 15. Machine according to one of the
embodiments 10 to 14, characterized in that the receiving pin has a smaller diameter than a bearing set (92 ,94 ,96 ,98 ), especially the radial bearing (102 ) and / or the axially acting bearing (104 ), supporting journal section (93 ,95 ,97 ,99 ) of the journal (230 ). - 16. Machine according to one of the preceding embodiments, characterized in that the at least one support bearing (
212 ,214 ) is dimensioned so that the supporting forces to be absorbed by it in the range of 10% to 80% of the supporting forces of the axially acting bearing (104 ) lie. - 17. Machine according to one of the preceding embodiments, characterized in that the at least one support bearing (
212 ,214 ) based on the respective screw axis (52 ,54 ) has a radial expansion that is in the range of 10% to 80% of the radial expansion of the axially acting bearing (104 ) lies. - 18. Machine according to one of the preceding embodiments, characterized in that the at least one support bearing (
212 ,214 ) has an inner bearing diameter that is smaller than an inner diameter of the axially acting bearing (104 ) of the respective bearing set (92 ,94 ,96 ,98 ). - 19. Machine according to one of the preceding embodiments, characterized in that the at least one support bearing (
212 ,214 ) has an inner bearing diameter that is smaller than an inner diameter of the radial bearing (102 ) of the bearing sets (92 ,94 ,96 ,98 ).
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausfü h ru ngsbeispiele.Further features and advantages of the invention are the subject matter of the following description and the graphical representation of some exemplary embodiments.
In der Zeichnung zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Maschine zum entspannen und/oder komprimieren von gasförmigen Medien; -
2 einen Schnitt längs Linie 2-2 in1 ; -
3 eine schematische Darstellung eines Kreisprozesses mit Einsatz einer erfindungsgemäßen Maschine zum Entspannen von gasförmigen Medien; -
4 eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufs mit einer erfindungsgemäßen Maschine zum Komprimieren von gasförmigen Medien; -
5 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs A in1 und -
6 eine nochmals vergrößerte Darstellung des in5 dargestellten Bereichs mit Darstellung eines erfindungsgemäßen Stützlagers.
-
1 a longitudinal section through a machine according to the invention for expanding and / or compressing gaseous media; -
2 cut along line 2-2 in1 ; -
3 a schematic representation of a cycle with use of a machine according to the invention for expanding gaseous media; -
4th a schematic representation of a refrigerant circuit with a machine according to the invention for compressing gaseous media; -
5 an enlarged illustration of a region A in1 and -
6th an enlarged representation of the in5 area shown showing a support bearing according to the invention.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Expansions-/Kompressionsmaschine, dargestellt in den
Auf einer dem Motor-/Generatorgehäuse
In dem Schraubenläufergehäuse
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt dabei die Niederdruckseite
Die Hochdruckseite
Wie in
Jeder der Lagersätze
Die Lagersätze
Die axial wirksamen Lager
Die Aufrechterhaltung der Betriebsstellung und somit dieses Dichtspalts zwischen der jeweiligen Stirnseite
Die Schraubenläufer
Wie in
Der mit der elektrischen Motor-/Generatoreinheit
Diese beiden verschiedenen Betriebsweisen sind in den
In
Das durch Zufuhr des Wärmestroms
Hierbei wird das verdampfte Arbeitsmedium über den Hochdruckanschluss
Das entspannte Arbeitsmedium wird dann einem weiteren Wärmeübertrager
Die Abfuhr des Wärmestroms
Insbesondere erfolgt durch die Pumpe oder den Verdichter
Nachfolgend erfolgt im Wärmeübertrager
Die in
Bei einem regulären Betrieb sowohl in dem Kreislauf
Allerdings können bei Start- oder Stoppvorgängen oder bei abgebrochenen Startvorgängen oder fehlerhafter Drehrichtung der Motor-/Generatoreinheit
In diesen Fällen besteht die Möglichkeit, dass sich der Dichtspalt verkleinert und dadurch die Stirnseiten
Um derartige Zustände zu vermeiden, sind den Schraubenläufern
Wie exemplarisch am Beispiel des Stützlagers
Insbesondere ist der Aufnahmezapfen
Um eine optimale Zentrierung des Aufnahmezapfens
Zur Abstützung des Lagerinnenrings
Ferner ist jedes der Stützlager
Diese Druckscheibe
Die erfindungsgemäße Lösung, beispielsweise unter Verwendung des in den jeweiligen Lagerzapfen
Insbesondere sind die Stützlager
Ferner sind die durch das Tellerfederpaket
Die vorstehend beschriebene Expansions-/Kompressionsmaschine kann in vereinfachter Form auch nur mit einem der Stützlager
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