DE1551144A1

DE1551144A1 - Schraubenrotormaschine

Info

Publication number: DE1551144A1
Application number: DE19661551144
Authority: DE
Inventors: Schibbye Lauritz Benedictus
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1965-01-13
Filing date: 1966-01-12
Publication date: 1969-09-25
Also published as: SE302815B; FR1463446A; GB1137257A; BE675021A; US3265292A; JPS536364B1

Description

Schraubenrotormaschine

Die Erfindung betrifft eine Schraubenrotormaschine für gasförmige Arbeitsmedien mit in einem Gehäuse gruppenweise parallel gelagerten und mit schraubenförmigen Kämmen und Nuten über einen Umschlingungswinkel von weniger als 360° versehenen koaxialen Rotoren, von denen ein Rotor einer Gruppe mit einem Rotor einer anderen Gruppe innerhalb eines Satzes von axial gleich angeordneten Rotoren der verschiedenen Gruppan zusammenarbeitet und in wenigstens einem Satz der eine der zusammenarbeitenden Rotoren ein männlicher Rotor und der andere ein weiblicher Rotor ist, wobei das Gehäuse mindestens eine Arbeitskammer mit Hochdruck-und Niederdruckein-bzw.-auslaßöffnungen sowie die Rotoren dichtend umschliessenden Mantel-und Stirnwänden aufweist.

Bei derartigen Maschinen arbeiten die Rotoren, wenn sie gedreht v/erden, derart miteinander und mit den Wandungen der Arbeitskammer, dass V-förmige Verdrängungsräume gebildet werden, von denen ein jeder durch miteinander verbundene Abschnitte

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einer Hut in jedem Rotor gebildet ist. Die Fußenden dieser Kammern liegen in einer ortsfesten Ebene quer zu den Rotorachsen an der Hochdrucköffnung der Arbeitskammer, während sich die Scheitelenden an den Eingriffsstellen zwischen miteinander zusammenarbeitenden Rotorkämmen befinden und sich deshalb während der Drehung der Rotoren im Verhältnis zur ortsfesten Querebene derart bewegen, dass sich das Volumen jedes V-förmigen Verdrängungsraumes ändert.

Maschinen dieser Art werden hauptsächlich als Mehrstufen-Verdichter verwendet, es können jedoch auch Kompressions-und Expansionsmaschinen sowie unmittelbar von Expansionsmaschinen getriebene Kompressoren in ähnlicher Weise gebaut sein. Auch können Kompressions- und-Expansionsmaschinen in dieser Bauart mit Synchronisiergetrieben versehen werden, die ebenfalls als Rotoren betrachtet werden können. Wenn auch in der nachfolgenden Beschreibung lediglich Mehrstufen-Kompressoren zur Vereinfachung erläutert sind, ist die Erfindung nicht auf derartige Maschinen besckränkt.

Es sind bereits Mehrstufen-Kompressoren der eingangs erwähnten Artj bekannt (USA-Patentschrift 2 659 239), die so ausgebildet sind, dass in wenigstens einer Gruppe koaxialer Rotoren ein Rotor mit einem Zapfen versehen ist, während ein anderer Rotor diesen Zapfen mit einer Zentralbohrung umschließt. Um eine relative Winkeleinstellung der beiden Rotoren zueinander zu ermöglichen, ist der Innendurchmesser der Bohrung etwas grosser als der Zapfendurchmesser. Der die Zentralbohrung enthaltende Rotor ist ferner mit einem konzentrisch zum obenerwähnten Zapfen angeordneten Zapfen versehen, so dass beide Zapfen unmittelbar und unabhängig voneinander mit einem Rad eines Synchronisiergetriebes verbunden werden können, welches die beiden koaxialen Rotorgrujjipen miteinander kuppelt. Diese Ausbildung der Rotoren bringt es mit sich, dass jeder Rotor nur mit einem Ende in dem Gehäuse gelagert v/erden kann, während das'andere Ende sich nur auf den Zapfen des zweiten Rotors abstützt. Dadurch v/erden die Rotorem einer starken Durchbiegung unterworfen, die dadurch weiter

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gesteigert wird, dass der sich durch den zweiten Rotor erstreckende Zapfen des ersten Rotors ein nur kleines Trägheitsmoment aufweist. Als Folge hiervon muss das Spiel zwischen den zusammenarbeitenden Rotoren und zwischen den Rotoren und dem Gehäuse aus Gründen der mechanischen Betriebssicherheit so gross gemacht werden, dass es den Wirkungsgrad der Maschine nachteilig beeinflusst, wodurch die Maschine praktisch unbrauchbar wird.

(USA-Patent 2975 965)

Es sind auch Maschinen der eingangs genannten Ä-vt bekannt/ die so' gebaut sind, dass die verschiedenen Rotoren jeder koaxialen Gruppe aus einem gemeinsamen Rohling hergestellt sind, wobei die beiden Rotoren identische Steigungswinkel der Schraubengänge haben und miteinander undrehbar verbunden sind. Auch wenn die Rotorprofile in den beiden Stufen verschieden ausgeführt werden, ist es schwierig, ein Yolumenverhältnis zwischen den beiden Stufen von einer solchen Grosse zu erhalten, dass die Druckverhältnisse in den beiden Stufen im wesentlichen gleich sind, wie es in Hinblick auf den Wirkungsgrad erwünscht ist. Um möglichst gleiche Druckverhältnisse zu erreichen, wird deshalb bei den bekannten Maschinen die Niederdruckstufe so lang wie möglich gemacht, d.h. sie wird mit'Schraubengängen von möglichst grossem Umschlingungswinkel ausgebildet, während die Hochdruckstufe so kurz wie möglich gemacht wird, d.h. sie wird mit. dem kleinstmöglichen Umschlingungswinkel ausgeführt. Der Wirkungsgrad jeder Stufe ändert sich jedoch mit dem Umschlingungswinkel, und besonders in der-Hochdruckstufe wird auf diese Weise ein Wirkungsgrad erzielt, der beträchtlich unter dem Wirkungsgrad für einen idealen Umschlingungs winkel' liegt. Als "Folge hiervon wird der Gesamtwirkungsgrad des Kompressors klein. Da ausserdem, wie oben erwähnt, die Richtungen der Schraubengänge in bsiden Stufen die gleichen sind, entstehen Axialkräfte auf die Rotoren, und das Ausströmen von Arbeitsflüssigkeit tritt noch hinzu, wodurch die Belastung der Axiallager so'gross wird, dass es schwierig ist, für diese Lager eine ausreichende lebensdauer zu erhalten, besonders wenn sie als Wälzlager ausgebildet sind, wie es erwünscht ir-t, da derartige lager die Benutzung eines sehr kleinen Lageropielr :.-ui- Erzielung eines guten Wirkungsgrades ermöglichen*

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Schließlich sind auch Maschinen der eingangs genannten Art "bekannt (USA-Patent 3 074 624), die so ausgebildet sind, dass did jeweils koaxial angeordneten männlichen Rotoren undrehbar miteinander verbunden sind, während die jeweils koaxial angeordneten weiblichen Rotoren derart zueinander drehbar sind, dass sie unabhängig voneinander dnehen können. Ein solcher Verdichter ist folglich ähnlich dem ersterwähnten bekannten Verdichter, unterscheidet sich jedoch von diesem dadurch, dass kein Synchroni Riergetriebc für die beiden miteinander zusammenarbeitenden Rotorpaare vorhanden ist. Es ist folglich notwendig, dass die beiden weiblichen Rotoren während des Betriebes relativ zueinander drehbar sind, wodurch ein weiteres Ansteigen des Spiels zwischen dem Zapfen und der Zentralbohrung erforderlich wird, so dass die Durchbiegung noch grosser wird als bei dem-ersterwähnten bekannten Kompressor. Es hat sich infolgedessen als notwendig erwiesen,: die verschiedenen koaxialen Rotoren unabhängig voneinander in den Endwänden des Gehäuses und in der die Arbeitskammern trennenden Zwischenwand zu lagern. Dies führt zu Schwierigkeiten und lässi die Herstellungskosten für den Kompressor ansteigen. Ausserdem ist diese Art von Kompressoren wegen der Ölverluste an den Lagern in der Zwischenwand in der Praxis als sogenannter "Trockenkompressor" nicht benutzbar, d.h. als Kompressor, in welchem das gasförmige Arbeitsmedium während der Kompression nicht mit Flüssigkeit gemischt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorerwähnten Nachteile der bekannten Maschinen zu Inseitigen und eine Schraubenrotormaschine dor eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Rotoren wirksam in dem Gehäuse in Hinblick auf eine kleinstmög:i:iche Durchbiegung peüag&rt Bind, bei welcher ferner die lioiodal zueinander angeordneten Rotoren mit verschiedenem St^" ,^r:.uußf3v*.inkoJ[ der ijehra'abc ngäij^r- aufgeführt werden können, die ^uLraubengangc. veraclri edc-ne Richtung haben foömien, und bei v.o"]olnr dir. verschiedenen liupxjalcn Rotoren avf einfache Weine ji-];\l,;iv ί ueinaiHU.! cihi^t.IqM 1 <m<\ ί entßc h.'/J ton wcoyleu kömicn.

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Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens in der ersten koaxialen Rotorgruppe ein Rotor wenigstens'einen axial vorstehenden Zapfen und wenigstens ein weiterer Rotor eine den .Zapfen übergreifende Zent'ralbohrung aufweisen, die mit dem Zapfen durch ReibungsSchluss zwischen wenigstens einem Paar rotationssymmetrischer Oberflächen an dem Zapfen und der Zentralbohrung kraftSchlussig verbunden sind, dass die verbundenen Rotoren mit Mitteln zur genauen Festlegung ihrer axialen lage im Verhältnis zueinander versehen sind, und das's in einem der kraft Schluss ig verbundenen Rotoren wenigstens ein Kanal vorgesehen ist, der eine in der Mantelwandung des Zapfens axial zwischen den Enden des weiteresn Rotors gelegene öffnung und eine weitere mit Mitteln zum Anschluss an_eine Druckflüssigkeitsquelle versehene Öffnung solcher Art aufweist, dass im Stillstand der Rotoren Druckflüssigkeit in den Raum zwischen d^-em Zapfen und dem diesen umschliessenden weiteren Rotor eingeleitet werden kann.

Die, Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels für einen Zweistufenkompressor näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1

einen Längsschnitt durch den Kompressor nach Linie

i 1-1 in Fig. 2, '

^!Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kompressor nach Linie 2-2 ·' in Fig. 3, '

Fig.2a eine Einzelheit aus Fig. 2 in grösserem Maßstab,

Fig. 3 einen horizontalen Längsschnitt nach Linie.3-3 in Fig. 2 und

Fig.3a einen Ausschnitt aus Fig. 3 in grösserem Maßstab.

Der in den Zeichnungen dargestellte Kompressor besitzt ein Gehäuse, das sich aus einer ersten Endwand 10, einem ersten GehäuBemantel 12, einer Zwischenwand H, einem zweiten Gehäusemantel 16 und einer aweiten Endwand 18 zusammensetzt. Die

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beiden Gehäusemantelteile 12 und 16 umschließen eine erste Arbeitskammer 20 bzw. eine zweite Arbeitskammer 22 in der Form jeweils zweier einander schneidender Bohrungen mit parallelen Achsen und koaxialen Bohrungen in den beiden Arbeitskammern. Die erste Arbeitskammer 20 wird axial durch die erste Endwand 10 und die Zwischenwand 14, und die zweite Arbeitskammer 22 wird axial durch die zweite Endwand 18 und die Zwischenwand 14 abgeschlossen. Weiterhin ist die erste Arbeitskammer 20 mit einer Niederdrucköffnung 24 und einer Hochdrucköffnung 26 versehen, während die zweite Arbeitskammer mit einer N₁-ederdrucköffnung und einer Hochdrucköffnung 36 versehen ist, wobei die Niederdrucköffnung 28 der zweiten Arbeitskammer mit der Hochdrucköffnung der ersten Arbeitskammer über Kanäle 30 in dem ersten Gehäusemantelteil 12, Öffnungen 32 in der Zwischenwand 14 und Kanäle in dem anderen Gehäusemantelteil 16 verbunden ist. Die beiden Hochdrucköffnungen 26,36 sind einander benachbart an je einer Seite der Zwischenwand 14 und auf der gleichen Seite einer die Bohrungsachsen der Arbeitskammernenthaltenden Ebene gelegen, so dass sich die auf die Rotoren wirkenden Kräfte teilweise gegenseitig ausgleichen.

In der ersten Arbeitskammer 20 ist ein erster weiblicher Rotor mi? schraubenförmigen Kämmen und dazwischen befindlichen Nuten über! pinen Umschlingungswinkel von etwa 160°, die hauptsächlich innerhalb des Teilkreises des Rotors 38 liegen und im wesentlichen konkav geformte Flanken besitzen, sowie ein erster männlicher Rotor mit vier schraubenförmigen Kämmen und dazwischen befindlichen Nuten über einen Umschlingungswinkel von 240° angeordnet, wobei" die letztgenannten Kämme und Nuten hauptsächlich ausseirhalb ides Teilkreises des Rotors 40 liegen und im wesentlichen konvexe Planken aufweisen. Die einen ersten Satz von zusammenarbeitenden Rotoren bildenden Rotoren 38,40 können Profile im wesentlichen nach beispielsweise der USA-Patentschrift 2622 'aufweisen und den gleichen Aussendurchmesser sowie eine axiale länge aufweisen, die ungoführ zweimal so gross wie der Rotor-

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durchmesser ist. Die Erfindung istjjedoch weder auf die Anzahl der Kämme noch auf die Profilformen noch auf die Grössenverhältnisse zwischen den Aussendurchmessern der Rotoren und zwischen deren Länge und Aussendurchmessei¹ "beschränkt, vielmehr können die männlichen und weiblichen Rotoren in Hinblick auf ihre Gestaltung in Abhängigkeit von den tatsächlichen Bedingungen für jede individuelle Maschine beliebig geändert werden.

Der erste weibliche Rotor 38 trägt an einem Stirnende einen ersten Lairerzapfen 42, der innerhalb der ersten Endwand 10 in einem Radialkugellager 44 gelagert ist, und am anderen Stirnende einen zweiten Zapfen 46, der sich durch die Zwischenwand und die zweite Arbeitskammer 22 hindurch erstreckt und in einem kombinierten Axial-Radial-Kugellager 48 gelagert ist, welches sich in der zweiten Endwand 18 befindet und axial spielfrei ist. ■ In ähnlicher V/eise trägt der erste männliche Rotor 40 an einem Stirnende einen ersten Lagerzapfen 50, der sich durch die erste Endwand 10 hindurch erstreckt und als Antriebswelle des Kompressors dient, wozu er in einem Radialkugellager 52 innerhalb dir ersten Endwand 10 gelagert ist, und am anderen Stirnende leinen zweiten Zapfen 54, der sich durch die Zwischenwand und die zweite Arbeitskammer 22 hinduroh erstreckt und in einem kombinierten Axial-Radial-Kugellager 56· gelagert ist, welches sich in der zweiten Endwand 18 befindet und axial spielfrei ist. Die erste Arbeitskammer 20 und der aus dem ersten weiblichen Rotor -38 und dem ersten männlichen Rotor 40 bestehende erste Roetorsatz bildet die erste Stufe, d.h. die Niederdruckstufe d e s_: Kompr e s so rs-.

Die zweite Stufe oder Hochdruokstufe des Koniprenaorf.* besteht aus der zweiten Arbeitskammer 22 und dem von den dort vorhandenem zusammenarbeitenden männlichen bzw. weiblichen Rotoren 58,60 gebildet cn- zwr-iten Rotorsati:. Im Grooron und Grmr.cu sind diene; Rotoren in der gleichen Form wie der rrrte weibllrhr; und mäiiii·- liehe Rotor 3H- bi^;.w. 40 aun^c bildet« fs ie Imt-oii ;]oei■ ch

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Steigungswinkel und entgegengesetzte Richtungen der Schraubengange, und das Verhältnis zwischen axialer Länge und Aussendurchmesser "beträgt nur etwa 0,8, und das periphere Plankenspiel zwischen den Rotoren 58,60 ist angenähert halb so gross wie das periphere Flankenspiel zwischen den Rotoren 38,40 der ersten S-^ufe. Die Ausbildung dieser zweiten Rotoren kann jedoch im Rahmen der Erfindung beliebig verändert werden, es ist lediglich erforderlich, dass die koaxial miteinander verbundenen Rotoren den gleichen Teilkreisdurchmesser in beiden Stufen aufweisen. Da die Schraubengänge der beiden Rotorsätze entgegengesetzt gerichtet sind, ijst es von grösster Wichtigkeit, dass die beiden Gruppen von koaxi4l'en Rotoren im Verhältnis zueinander axial festgelegt sind, und es ist aus diesem Grunde bei einer Maschine dieser Art unbedingt erforderlich, Axiallager mit axialer Spielfreiheit, wie oben erwähnt, zu benutzen.

Der zweite weibliche Rotor 58 ist mit einer zentralen Durchgangsbohrung 62 versehen, welche den zweiten Zapfen 46 des' ersten weibliQhen Rotors 38 aufnimmt und mit zwei inneren ringförmigen zylindrischen Erhebungen 64,66 versehen ist, die feinbearbeitet sind. Diese Erhebungen 64,66 arbeiten mit zwei ebenfalls fein bearbeiteten Erhebungen 68,70 auf dem Zapfen 46 zusammen. Die näher an der Zwischenwand 14 gelegene Zapfenerhebung 68 hat einen etwias grösseren Durchmesser als die Erhebung 64 in der Bohrung 62, mit welcher die Zapfenerhebung 68 zusammenarbeitet, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Erhebungen 64,68 erhalten wird. Die andere Erhebung 70 am freien Ende des Zapfens hat einen Durchmesser, der etwas kleiner als der Durchmesser der vqrerwähnten Bohrungserhebung 64 ist, so dass beim Zusammenbau und Auseinandernehmen der zweite weibliche Rotor 58 auf-den" ."Zapfen 46 aufgeschoben bzw. von diesem abgezogen werden kann, ohne dass die Erhebungen 64,70 einander berühren, während der Durchmesser der Zapfenerhebung 70 etwas grosser ist als der Durchmesser der mit ihr zusammenarbeitenden Bohrungserhebung 66, so dass auch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Erhebungen 66,70 erhalten wird. Durch diese Kraftschlußverbindungen sind die Rotoren 38,58 fest miteinander verbunden, und der Zapfen 46

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wird versteift, indem der aus dem Zapfen 46 und dem zweiten weiblichen Rator 58 bestehende Verbundkörper beträchtlich steifer ist als der Zapfen 46 allein und dadurch die !Durchbiegung der Rotoren herabgesetzt wird. In jeder der Erhebungen 68,70 des Zapfens 46 befindet sich eine Ringnut 72 bzw. 74. In dem Zapfen 46 sind weiterhin zwei Kanäle 76 und 78 vorgesehen» von denen ein jeder mit einem Ende einzeln in je eine der Nuten 72 bzw» mündet und die anderen Enden am freien Stirnende des Zapfens geöffnet sind, wo die Kanäle mit Gewindebohrungen 80 bzw. 82 zum Anschluss einer (nicht dargestellten) Druckflüssigkeitspumpe verseäejri sind. In dem Zapfoü 46 befindet sich ein weiterer Kanal 48, ,dessen eine Mündting sich an der äuss®ren Mantelfläche des . Zapfens, 46 zwischen den Erhebungen 68,70 befindet, wjüirend di® andere Mündung des Kanals 84 am freien Stirnend® des Zapfens liegt νφ,ά mit einer Gewindebotouag 86 versehen ist, so dass auch dort ein© Druckflüsaigkeitspumpe angeschlossen werden .kann. Durch Einpressen von Druckflüssigkeit zwischen di® zylindrischen Oberflächen der Erhebungen 64,68 bzw. 66₉ 70 und Ableitung von Leckflüssigkeit aus dem Bereich zwischen den Erhebungen durch den Kanal 84 kann der Reibungsschluss zwischen den Erhebungen aufgehoben werden, so dass sich der weibliche Rotor 58 auf des Zapfen 46 des ersten weiblichen Rotors drehen kann, ohne Axialfcräften unterworfen zu sein, und so dass ihre relative Lage und besonders ihre relative Winkelstellung ohne di© Gefahr einer Beschädigung der Oberflächen der Erhebungen 64,68 bzw. 66,70 verändert werden können,

TIm den v/eiblichen Rotor 58 abziehen zu können, wird Druckflüssigkeit durch alle drei Kanäle 76,78,84 innerhalb des Zapfens 46 eingeleitet, so dass der Reibungs.schluss zwischen den Erhebungen 64*68 bzw. 66,70, wie oben erwähnt, aufgehoben wird und als Folge der Durchmesserunterschiede zwischen den Erhebungen 64,66 der zweiteH weibliche» Rotors 58 einer Axialkraft unterworfen wird, die diesen gegen das freie Ende des Zapfens 46 zu bewegen versucht,' so dass ein Auseinandernehmen ohne besondere Werkzeuge und ohne die Gefahr einer Beschädigung der Erhebungen 64,66,68,70

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ermöglicht wird. Der zweite Zapfen 46 des ersten weiblichen Rotors 38 trägt ferner eine Schulter 88 zur Festlegung der axialen Lage des zweiten weiblichen Rotors 58 sowie eine Mutter 90 zum Anpressen des zweiten weiblichen Rotors 58 gegen die Schulter 88 am Zapfen 46. Wenn die Rotoren 38,58 in der Maschine montiert sind, wird die Mutter 90 um einen geringen

Betrag

gelöst, um nicht die Winkeleinstellung des zweiten

weiblichen Rotors 58 auf den Zapfen 46 zu behindern.

Der zweite männliche Rotor 60 ist mit einer zentralen Durchgangsbohrung 92 mit inneren zylindrischen Erhebungen 94,96 der gleichen-Art wie im zweiten weiblichen Rotor 58 versehen, und diese Zentralbohrung 92 nimmt den zweiten Zapfen 54 des ersten_tmännlichen Rotors 40 auf, der in ähnlicher Weise mit zylindrischen Erhebungen 38, 100 versehen istj die wiederum Ringnuten 102,104 aufweisen, von welchen innerhalb des Zapfens Kanäle 106, 108 ausgehen, die an dem freien Ende des Zapfens mit Gewindebohrungen 110,112 als Anschlußmitteln versehen sind. Der, Zapfen 54 enthält ferner einen Ableit-und -Abziehkanal mit einem Anschlußgewinde 116 sowie eine Schulter 118 und eine Mutter 120 zur axialen Festlegung des zweiten männlichen Rotors 60 auf dem Zapfen 54 des ersten männlichen Rotors 40. In eine Bohrung zur Hälfte.im Zapfen 54 und zur anderen Hälfte im männlichen Rotor 60 ist ein Riegelbolzen 122 eingesetzt, welcher sicherstellt, dass das -Drehmomentübertragungsvermögen zwischen dem Zapfen und dem Rotor für das beträchtlich grossere Urehmoment ausreicht, welches zwischen den beiden männlichen Rotoren im Vergleich zu den beiden weiblichen Rotoren übertragen werden muss. Selbstverständlich kann ein solcher Riegelbolzen auch zwischen den Zapfen 46 des ersten weiblichen Rotors 38' und dem zweiten weiblichen 'Rotor 58 vorgesehen werden, wenn sich eine solche Maßnahme als notwendig zur Sicherstellung der Drehmomentübertragung dazwischen erweisen sollte. Bei einer Maschine der gezeigten Art, bei welcher der Ansatz am weiblichen Rotor ausserhalb des Teilkreises nur 2 # dea Aussendurchmessers "beträgt, und der ί '

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gesamte Druckanstieg innerhalb der Maschine bei gleichen Drucksteigerungen in ""beiden Stufen 1 kp/cm bis 9 kp/cm beträgt, ist die zwischen den Zapfen 54 am ersten männlichen·. Rotor 4o und dem zweiten männlichen Rotor 6o zu übertragende Kraft etwa dreissig mal grosser als die zwischen dem zweiten weiblichen Rotor 58 und dem Zapfen 46 des ersten weiblichen Rotors zu übertragende Kraft, und es genügt deshalb normalerweise ein Riegelbolze». zwischen den männlichen Rotoren einer derartigen Maschine. Wenn aber zwischen den weiblichen Rotoren ein Riegelbolzen verwendet wird, muß die relative Winkelstellung dieser beiden Rotoren eingestellt werden, bevor die Bohrung für den· Riegelbolzen hergestellt wird. Die Mutter 12o dient gleichzeitig zum Pesthalten des Riegelbolzens 122, und sie wird in Anlage gegen den zweiten männlichen Rotor 6o angezogen, wenn eine Winkeleinstellung nach dem Einsetzen des Riegelbolzens 118 in seine Bohrung nicht mehr möglieh ist.·

In der Mantelwand der zweiten Arbeitskammer 22 ist eine Anzahl von iTüssigkeitseinspritzöffnungen 124 vorgesehen, die der · Hoehdrucköffnung 36 benachbart und entlang der Verschneidungslinie zwischen den beiden Bohrungen der zweiten Arbeitskammer 22 mit Abstand verteilt sind. Die durch diese Öffnungen eingespritzte !Flüssigkeit wird von einer in der zweiten Bndwand 18 angeordneten und mit einer unmittelbar von dem zweiten Zapfen 46 des ersten weiblichen Rotors 38 angetriebenen ölpumpe 128 verbundenen Flüssigkeitskammer 126 zugeführt. Die Flussigkeitskammer 126 steht weiterhin innerhalb des ersten Gehäusemantelteils 12 über-Kanäle 13o in dem ^weiten Gehäusemantelteil 16 und einem Kanal 132 in der Zwischenwand 14 mit einer zweiten Flüssigkeitskammer 134 in Verbindung. Aus der zweiten Flussigkeitskammer 134 wird Druckflüssigkeit in die erste Arbeitskammer 2o durch Flüssigkeitseinspritzöfframgen 136 eingespritzt, die in der Mantelwandung der ersten Arbeitskammer 2o vorgesehen sind. Weiterhin wird Druckflüssigkeit durch einen an den Kanal 132 angeschlossenen Kanal 138 in der Zwischenwand 14 zwei dort befindlichen Ringkammern 14o, 142 zugeleitet, von denen Je eine einen der zweiten Zapfen 46,54·der ersten Rotoren 38 bzw. 4o umschließt. In der Zwischenwand 14 befinden

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sich weiterhin längs der Rotorzapfen 46,54 wirkende und die Ringkammern 140,142 von den Arbeitskammern 20,22 dichtend trennende Dichtmittel 144 bzw. 146. Es wird ferner. Druckflüssigkeit von der ersten Flüssigkeitskammer 126 ü"ber einen Kanal 148 einer Lagerkammer 150 innerhalb der zweiten Endwand 18 zugeführt, welche die- kombinierten Axial-Radial-Lager 48,56 umschließt und über Kanäle 152 zur Mederdrucköffnung 28 der zweiten Verdichtungsstufe entlüftet ist. Druckflüssigkeit aus der zweiten Flüssigkeitskammer 134 wird schließlich über einen Kanal 154 einer Lagerkammer 156 innerhalb der ersten Endwand 10 zugeführt, welche die Radiallager 44,52 umschließt und über Kanäle 158 zur Mederdrucköffnung 24 der ersten Verdichtungsstufe hin entlüftet ist.: Auf diese 'Weise wird der Druck in der Lagerkammer innerhalb der ersten Endwand 10 niedriger gehalten als der Druck in der Lagerkammer 150 innerhalb der zweiten Endwand 18, was einen gewissen Ausgleich der auf die Rotoren 38, 58 bzw. 40,60 wirkenden Axialkräfte hervorruft.

Der Zusammenbau des vorstehend beschriebenen Kompressors erfolgt in der nachstehend geschilderten Weise. Die beiden ersten Rotoren 38,40 werden in das Kompressorgehäuse7und die Radiallager 44,52 werden in ihren Sitzen innerhalb der ersten Endwand 10 montiert. Die beiden zweiten Rotoren 58,60 werden daraufhin auf eine solche Temperatur erwärmt, dass sie leicht auf die entsprechenden Zapfen 46,54 der ersten Rotoren 38,40 aufgeschoben werden können. Inj diesem Zustand werden die zweiten Rotoren 58,60 auf den Zapfen 46,54 montiert, und der zweite männliche Rotor wird in einer solchen Winkelstellung relativ zum Zapfen 54 angeordnet, dass die Kämme des Rotors 60 an dem gegen die Zwischenwand 14 gerichteten Rotorende angenähert den Nuten des;ersten männlichen Rotors 40 an dessen der Zwischenwand 14 zugewandten Ende gegenüberliegen, um die Gefahr von Rotorschwingungen herabzusetzen. Hierauf werden die zweiten Rotoren 58,60 der Abkühlung überlassen.

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Nun wird den Kanälen 76,78, 106,108 von einer Druckflüssigkeits- · pumpe her'Druckflüssigkeit zugeführt, während die Kanäle 84,114 offengelassen werden, so dass der ReibungsSchluss zwischen den Erhebungen 64,68; 66,70; 94,98; 96,100 aufgehoben wird und die zweiten Rotoren 58,60 auf den Zapfen 46 bzw. 54 relativ zueinander eingestellt werden können. Wenn erforderlich, wird die relative Winkelstellung der beiden männlichen Rotoren 40,60 dann eingestellt, und die beiden zweiten Rotoren 58,60 werden axial gegen die Schultern 88,118 durch Anziehen der Muttern 90,120 festgelegt. Der Flüssigkeitsdruck in den Kanälen 76,78,106,108 innerhalb der· Zapfen 46,54 wird daraufhin abgebaut und die Mutter 120 für den zweiten männlichen Rotor 60 wird entfernt. Anschliessend wird die Bohrung für den Riegelbolzen 122 in dem Zapfen 54^uM dem zweiten männlichen.Rotor 60 hergestellt, und der Riegelzapfen wird eingesetzt, bevor die Mutter 120 erneut aufgeschraubt, angezogen und gesichert wird. Die Mutter 90 für den zweiten weiblichen Rotor 58 wird gelöst und nur leicht angezogen, so dass die axiale lage des Rotors 58 auf dem Zapfen 46 beibehalten wird, andererseits aber eine Drehung des· Rotors 58 auf dem Zapfen 46 nicht infolge axialer Verspannung verhindert wird, und die Mutter 90 wird, dann gesichert. Die Axial-Radial-Lager 48,56, die spielfrei eingestellt sind, werden dann derart eingesetzt, dass das gewünschte axiale Spiel zwischen den Rotoren und dem Gehäuse .erhalten wird, woraufhin wiederum Druckflüssigkeit den Kanälen 76,78 innerhalb · des Zapfens 46 des ersten weiblichen Rotors 38 zugeführt wird, während der Kanal 84 geöffnet bleibt. Die ersten Rotoren 38,40 werden innerhalb ihrer Lager 44,48,52,56 derart im Winkel zueinander eingestellt, dass sich eine Plankenberührung zwischen der nacheilenden Planke jedes männlichen Rotorkamms und der vorauseilenden Planke jedes weiblichen Rotorkamms einstellt, und der zweite weibliche Rotor 58 wird auf dem Zapfen 46 des ersten weiblichen Rotors 38 derart im Winkel eingestellt, dass eine entsprechenden Plankenberührung zwischen den zweiten Rotoren 58,60 sich einstellt. Hiernach wird der Flüssigkeitsdruck in den

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Kanälen 76,78 abgebaut. Auf diese Weise wird im Betrieb eine unmittelbare !Plankenberührung in der zweiten Druckstufe zwischen der vorauseilenden Planke des männlichen Rotors und der nacheilenden Planke des weiblichen Rotors erzielt, während sich in der ersten Druckstufe jeder Rotorkamm in der Mitte d,er zugehörigen Nut des anderen Rotors ohne jegliche Plankenberührung befindet.

Beim Auseinanderbau des Kompressors werden zunächst die Axial-Radial -lager 48,56, die Muttern 90,12d, der Riegelbolzen 122 und die zv/eite Endwand 18 entfernt, und danach wird den Kanälen 76,78,84,106,108,114- Druckflüssigkeit zugeführt, so dass der ReibungsSchluss zwischen den zweiten Rotoren 58,60 und deren Zapfen 46,54 aufgehoben wird und die auf Grund des Unterschiedes der Durchmesser zwischen den Erhebungen 6$,66 bzw. 94,96 auftretenden Axialkräfte die zweiten Rotoren derart aus ihrer lage bewegen, dass sie von den sie durchsetzenden Zapfen 46,54 abgezogen werden können.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf Maschinen, bei denen die verschiedenen Gruppen von koaxialen Motoren durch Bauteile von Synchronisiergetrieben miteinander verbunden sind. Bei' solchen Maschinen ist das Spiel in allen Steifen vorzugsweise das gleiche, und die Winkeleinstellung der koaxialen Rotoren wird in einem einzigen Arbeitsgang unter Druckflüssigkeitszufuhr zur Aufhebung des ReibungsSchlusses vorgenommen, während die Winkeleinstellung der koaxialen Rotornuten in geeigneter Weise durch die Bauteile des Synchronisiergetriebes in einem zweiten Arbeitsgang ausgeführt werden kann. .

Patentansprüche /

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Claims

Patentansprüche

./Schraubenrotormaschine für gasförmige Arbeitsmedien mit in einem Gehäuse gruppenweise parallel gelagerten und mit schraubanförmigen Kämmen und Nuten über einen Umschlingungswinkel von weniger als 360° versehenen koaxialen Rotoren, von denen ein Rotor einer Gruppe mit einem Rotor einer anderen Gruppe innerhalb eines Satzes von axial gleich angeordneten Rotoren der verschiedenen Gruppen zusammenarbeitet und in wenigstens einem Satz der eine der zusammenarbeitanden Rotoren ein männlicher Rotor und der andere ein weiblicher Rotor ist, wobei das Gehäuse mindestens eine Arbeitskammer mit Hochdruck-und ETi ederd rucke in-b zw. -ausl aß öffnungen sowie die Rotoren dichtend umschliessenden Mantel-und Stirnwänden aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in der ersten koaxialen Rotorgruppe (38,40) ein Rotor (38 bzw. 40)wenigstens einen axial vorstellenden Zapfen (46 bzw. 54) und wenigstens ein weiterer Rotor (58 bzw. 60) eine den Zapfen übergreifende Zentralbohrung (62 bzw. 92) aufweisen, die mit dem Zapfen durch Reibungsschluß zwischen wenigstens einem Paar rotationssymmetrischer Oberflächen (64,68,66,70 bzw. 94,98,96,100) an dem Zapfen und der Zentralbohrung.kraftschlüssig verbunden sind, dass die verbundenen Rotoren mit Mitteln (88,90 bzw. 118,120) zur genauen Festlegung ihrer axialen Lage im Verhältnis zueinander versehen sind, und dass in einem der kraftschlüssig verbundenen Rotoren wenigstens ein Kanal (84 bzw. 114) vorgesehen ist, der eine in der Mantelwandung des Zapfens (46 bzw. 54) axial zwischen den Enden des weiteren Rotors (54 bzw. 60)gelegene öffnung und eine weitere mit Mitteln (80,82 bzw. 110,112) zum Anschluss an eine Druckflüsslgkeits-. quelle versehene öffnung solcher Art aufweist, dass im

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Stillstand der Rotoren Druckflüssigkeit in den Raum zwischen dem·Zapfen und dem diesen umschliessenden weiteren Rotor ' eingeleitet werden kann.
2.; Schraubenrotormaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h

'._ gekennzeichnet, dass der mit wenigstens einem axialen Zapfen (4-6) versehene Rotor (38) ein weiblicher Rotor i,st.
3.· 'Schraubenrotormaschine nach Anspruch 1, dadurch ; gekennzeichnet, dass die gegenseitig koaxialen , Rotoren (4-0,60), die mit den Rotoren (38,58) der ersten • koaxialen Gruppe zusammenarbeiten,' ebenfalls durch Eingriff ! ^wischen einem Zapfen (54) an einem Rotor (40) und einer . Zentralbohrung (92) im anderen Rotor (60) miteinander kraftschlüssig verbunden sind.
4.' Schraubenrotormaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ^; gekennzeichnet durch Mittel (122) zur antriebsmässigen Verbindung der.koaxialen Rotoren (40,60) miteinander.
5. Schraubenrotormaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Mantelwandung des Zapfens (46 bzw. 54) befindliche Kanalöffnung zwischen axial benachbarten Eingriffsoberflächen für den ReibungsSchluss gelegen ist.
6., Schraubenrotormaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der axial ■ gerichtete Zapfen (46 bzw. 54) mindestens zwei zylindrische ^! Eingriffsoberflächen (68,70 bzw. 98,100) aufweist, die mit entsprechenden zylindrischen Eingriffsoberflächen (64,66 bzw. ; 94,96) in der umschliessenden Zentralbohrung (62 bzw. 92) zusammenarbeiten, wobei die Eingriffsoberflächen des Zapfens derart unterschiedliche Durchmesser aufweisen, dass der Durchmesser zum freien Ende dew Zapfens hin abnimmt.

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7. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 6, g e k e η η Ζ: e i c h· ■net durch Ringnuten (72,74 bzw. 102,104) in den rotationssymmetrischen Oberflächen (68,70 bzw. 98,100) des Zapfens (46 bzw. 54)-und durch weitere Kanäle (76,78 bzw. 106,108) mit derart angeordneten öffnungen, dass die Kanäle in die Ringnuten münden.
8.·Schraubenrotormaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den verschiedenen Paaren von zylindrischen Eingriffsoberflächen führenden Kanäle (84,76,78 bzw. 114,106,108) vollständig voneinander getrennt sind.
9. Schraubenrotormaschine nach einem der Ansprüche. 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die koaxialen Rotoren (38,58 bzw. 40,60)· innerhalb jeder Gruppe die^gleichen Teilkreisdurchmesser aufweisen.

TO. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 9, dadurch g e'k e η η ζ e i c h η e t, dass die Rotoren (58,60) des·einen Satzes ein kleineres peripheres Flankenspiel aufweisen als die damit zusammenarbeitenden Rotoren (38,40) der anderen' Sätze.

* Schraubbnrotormaschine nach Anspruch 10, dadurch *g" e k ;e η η ζ .e i c h η e t, dass der Rotor (58 bzw. 60) mit dem kleinsten peripheren Flankenspiel ein Rotor mit einer .Zentralbohrung (62 bzw. 92) ist.

12; Schraubenrotormaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g*ekennz eichne t, dass das periphere Flankenspiel des ersten Rotorsatzes (38,40) etwa zweimal so gross ist wie das des letzten Rotorsatzes (58,60).

Schraubenrotormaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämme von zwei koaxial miteinander verbundenen Rotoren (38,58 bzw. 40,60) entgegengesetzt gerichtete Schraubwindungen aufweisen und dass die Axiallager (48 bzw. 56) der Rotoren spielfreie Wälzlager sind.

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