DE1914849B2 - Rotationskolbenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenverdichter für mit Schmierflüssigkeit vermischtes gas- oder dampfförmiges Medium, bei dem ein zylindrischer, in Schlitzen radial bewegliche Arbeitsschieber führender Rotor exzentrisch in einem zylindrischen Gehäusehohlraum bzw. Förderraum angeordnet und mit seiner Antriebswelle beidseitig in in den Hohlraum stirnseitig abschließenden Gehäuseseitendeckeln eingesetzten, zum Förderraum hin offenen Wellenlagern gelagert ist, wobei zwischen dem antriebsseitigen Wellenlager und einer dahinter befindlichen Wellendichtung um das nach außen ragende Teil der Welle eine Ringkammer verbleibt, von welcher ein Verbindungskanal durch den betreffenden Seitendeckel zum Förderraum führt, der so an dessen zugehöriger Stirnwand in dem von der Rotorseitenfläche überdeckten Bereich ausmündet, daß eine intermittierende Strömungsverbindung mit den vorbeilaufenden Rotorschlitzkammern an den Unterseiten der Arbeitsschieber hergestellt ist.

Eine erhebliche Schwierigkeit, die beim Bau solcher

Rotationskolbenverdichter immer wieder auftritt, beiiiht in der ausreichenden Schmierung des in dem -deren Gehäuseseitendeckel angeordneten Lagers und der die Rotorwelle umgebenden Dichtung. Da nämlich das Schmiermittel von der Hochdruckscile des Verdichters unmittelbar /ur Niederdruckseite abzuströmen versucht, werden Räume, die normalerweise unter relativ hohem Druck stehen, nicht ohne weiteres mit Schmiermittel versorgt, so daß leicht ein vorzeitiger Lager- und Dichtungsverschlciß durch unzureichende Schmierung die Folgen sind.

Bei einem bekannten Verdichter der oben geschilderten Art (US-PS 33 12 387) wird durch die Arbeitsschieber aus den unter ihnen befindlichen abgeschlossenen Kammern in den zugehörigen Rotorschlitzen Schmierflüssigkeit bei allen Betriebsbedingungen unter Förderdruck in die zwischen dem antriebsseitigen Wellenlager und der Wellendichtung verbleibende Ringkammer gepumpt. Hierdurch wird die Dichtung übermäßig belastet, was zu vorzeitiger Abnutzung und einem Undichtwerden führt.

Ferner ist ein Kältemittelverdichter bekannt (US-PS 28 27 226), bei dem unter Förderdruck stehende Schmierflüssigkeit aus dem Sumpf in einem das Verdichtergehäusc umgebenden Behälter über einen Schmiermittelkanal den Rotorschlitzkammern unter den Arbeitsschiebern zugeführt wird und dann zur Schmierung an die Stirnflächen des Rotors sowie in Lagerbohrungen für die Rotorwellen in Seiten- bzw. Lagerdeckeln des Verdichtergehäuses gelangt. Eine die Wellendichtung aufnehmende Dichtungskammer hinter dem antriebsseitigen Wellenlager ist ihrerseits über einen Kanal zur Saugseite des Verdichters entlastet. Durch die Druckdifferenz zwischen Förder- und Saugdruck strömt also Schmierflüssigkeit entlang der Rotorwelle in die Wellenlager und gelangt in die unter Saugdruck stehende Dichtungskammer. Wegen der Abhängigkeit von der jeweiligen Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugseite des Verdichters könnte leicht eine ungleichmäßige Schmierung bei verschiedenen Betricbszuständen auftreten.
Schließlich sei noch erwähnt, daß bei einer bekannten, auch als Verdichter verwendbaren Rotationskolbenmaschine mit radial beweglichen Arbeitsschiebern im Rotor (FR-PS 10 05 230) von außen her Schmierflüssigkeit unter Druck in einen hinter dem der Antriebsseite abgelegenen Wellenlager befindlichen kleinen ölbehälter eingeleitet wird, von dort direkt in das eine Wellenlager und dann über einen Verbindungskanal der in dem von der einen Rotorseitenfläche überdeckten Bereich der betreffenden Förderraumstirnwand in den Förderraum ausmündet, an einer so gelegenen Stelle in den ansaugseitigen Teil des Förderraums gelangt, daß Flüssigkeit in die Rotorschlitzkammern unter den noch rotorauswärts gleitenden Arbeitsschiebern eindringt, wodurch diese radial nach außen belastet werden, und daß dann durch die Verdrängerwirkung der sich rotoreinwärts bewegenden Arbeitsschieber in den vorbeieilenden Rotorschlitzkammern über Kanäle im anderen Gehäuseseitendeckel schließlich Schmierflüssigkeit in einen ölraum hinter dem antriebsseitigen Wellenlager und vor der Wellenstopfbuchse gefördert wird. Diese Schmieranordnung bringt einen erheblichen baulichen Mehraufwand mit sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte zwangsläufige druckentlastete Schmierung des Rotorwellenlagers und der Dichtung zu schaffen, die unabhängig vom Saugdruck des Verdichters arbeitet und gewährleistet, daß unter allen Betriebsbedingungen des Verdichters eine ausreichende Schmierung erfolgt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß

vorgeschlagen, daß, in einem Querschnitt durch den eingangs genannten Verdichter gesehen, die Ausniündung des erwähnten Verbindungskanals sich noch im ansaugseitigen Teil des Förderraums befindet, so daß durch die dort noch erfolgende Abwärtsbewegung der Arbeitsschicber von jeder der an der Ausmündung vorbeilaufenden Rotorschlitzkammern eine Saugwirkung im Verbindungskanal und in der Ringkammer hinter dem Wellenlager hervorgerufen wird, und daß ferner ein ebenfalls an der Stirnwand des Förderraums jeweils in den von der betreffenden Rotorseitenfläche überdeckten Bereich ausmündender Schmierflüssigkeitskanal in jedem Gehäuseseitendcckel vorgesehen ist, über den Schmierflüssigkeit unter Förderdruck in die Spalte zwischen den Rotorseitenflächen und den Förderraumstirnwänden und damit auch in die Wellenlager gelangt.

Über die Schmierflüssigkeitskanäle in den Gehäuseseitendeckeln unter Förderdruck den Stirnflächen des Rotors zugeführte Schmierflüssigkeit strömt nun nicht unmittelbar zur Niederdruckseite, sondern gelangt in ausreichender Menge in das Lager und zur Dichtung, weil durch die Arbeitsschieber eine Saugwirkung in der Ringkammer hinter dem Lager und vor der Wellendichtung hervorgerufen wird, infolge der die Schmierflüssigkeit aus dieser Ringkammer abgesaugt wird. Damit ist eine ausreichende Schmierung des Wellenlagers und der Dichtung gesichert. Ferner ist der Druck auf die Wellendichtung verringert, wodurch eine übermäßige Abnutzung und ein Undichtwerden bei hohen Drücken vermieden ist.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen durch Teile in Ansicht zum Teil verdeckten Längsschnitt durch einen Rotationskolbenverdichter mit den Merkmalen nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Verdichter entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, wobei Teile fortgebrochen sind,

Fig. 3 eine Ansicht der einen Stirnwand des Verdichterförderraums entlang der Linie 3-3 in F i g. 2.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, gehört zum dargestellten Rotationskolbenverdichter ein Verdichtergehäuse A, in dem ein Rotor B angeordnet ist und eine Kapsel C, die das Verdichtergehäuse umgibt und an einem vorderen Gehäuseseiten- bzw. Lagerdekkel befestigt ist, der einen Teil des Verdichtergehäuses bildet.

Das Verdichtergehäuse A besteht aus einem Zylinder 10, durch den sich eine zylindrische Bohrung 12 erstreckt, dem vorderen Gehäuseseitendeckel 14 und einem hinteren Gehäuseseitendecke! 16. Diese Teile sind durch Kopfschrauben 17 fest miteinander verbunden. Der Rotor B ist in der Bohrung 12 angeordnet und umfaßt im einzelnen einen mit vier Schlitzen versehenen Rotorkörper 20, in denen vier radial ein- und auswärts gleitende, plattenförmige Arbeitsschieber 22 gelagert sind. Eine den Rotorkörper 20 antreibende Weile 28 ist zur Achse der Bohrung 12 exzentrisch angeordnet, so (>o daß zwischen dem Rotorkörper 20 und der Bohrung 12 ein von den Seitendeckeln 14, 16 seitlich abgeschlossener im Querschnitt sichelförmiger Arbeitsraum 24 gebildet ist. Der Rotorkörper 20 ist auf der Antriebswelle 28 befestigt, evt. auch einstückig mit ieser ausgebildet. Die Antriebswelle 28 ist in einem Lager 30 in einer Ausnehmung 32 des hinteren Seitendeckels 16 und einem Lager 34 des vorderen Seitendeckels 14 gelagert. Die beiden Lager sind /.um Förderraum b/w. Gehäusehohlraum hin offen.

Da der dargestellte Verdichter besonders für Fahrzeuge geeignet ist, wird der Rotor von einer Keilriemenscheibe 35 über eine bekannte elektromagnetische Kupplung 36 angetrieben. Die Keilriemenscheibe 35 ist mittels eines Walzlagers 37 auf einem axialen halsförmigen Forlsat/. 38 des vorderen Scitendeckels 14 gelagert, im Fortsatz 38 ist außerdem eine Wellendichtung 40 vorgesehen, die den aus dem Gehäuse herausrugenden Teil 42 der Antriebswelle 28 umgibt, um einen Verlust an Kühl- und Schmierflüssigkeit durch das Wellenlager 34 im vorderen Seitendeckel 14 zu verhindern.

Über einen mit einem äußeren Anschlußstück 62 verbundenen Saugkanal 60 in dem vorderen Seitendekkel 14 strömt das Fördergas in den Verdichter ein und gelangt durch je eine im vorderen und hinteren Gehäuseseitendeckel 14, 16 vorgesehene nierenförmige Ausnehmung 64 auf die Saugseite des Arbeitsraums 24. In die Ausnehmung 64 des hinteren Seitendeckels 16 gelangt das Fördergas durch einen im Zylinder 10 des Gehäuses A vorgesehenen Kanal 65.

Nach Verdichtung wird das Gas über ein Auslaßventil 66 und Öffnungen 67 im Zylinder 10 ausgetragen und strömt durch einen von einer Abdeckung 68 gebildeten Kanal in ein Rohr 70, das am Ende der Abdeckung 68 befestigt ist und hinter einem ölabscheider D nahe der Stirnseite der Kapsel C mündet. Das Fördergas gelangt durch den Ölabscheider hindurch in die Auslaßleitung 72 und den Anschlußstutzen 74.

Das im Sumpf 76 im unteren Teil der Kapsel C gesammelte öl, auf dessen Oberfläche der Förderdruck lastet, wird über ein Filter 79 in ein Rohr 78 gedrückt, das mit einer Reihe von Kanälen im Zylinder 10 und den Seitendeckeln 14, 16 in Verbindung steht. Dabei erstreckt sich ein Kanal 80 axial durch den Zylinder 10 und verbindet einen Schmierflüssigkeitskanal 82 im vorderen Gehäuseseitendeckel 14 mit einem Schmierflüssigkeitskanal 84 in dem hinteren Seitendeckel 16. Auf diese Weise gelangt Schmierflüssigkeit unter Förderdruck in die Spalte zwischen den Rotorseitenflächen und den Förderraumstirnflächen 14a bzw. 16a.

Durch eine bestimmte Schmiereinrichtung soll gewährleistet werden, daß die Schmierflüssigkeit kontinuierlich dem Wellenlager 34 und der Dichtung 40 zugeführt wird. Im Förderbereich des Arbeitsraums 24. auf der Seite des Auslasses 67, ist der Gasdruck bekanntlich viel höher als im Saugbereich, auf der Seite des Einlasses 64. Unter bestimmten Bedingungen, z. B. während des Leerlaufs, kann der Unterschied 21 kg/cm² überschreiten. Folglich neigt die Schmierflüssigkeit dazu, direkt über die Rotorseitenfläehen unter Umgehung des Lagers 34 und der Dichtung 40 zu strömen.

Wie aus Fig.3 ersichtlich ist die Förderraumstirnwand 14a des vorderen Gehäuseseitendeckels 14 mit einer länglichen Ausmündung 46 versehen, die eine Verbindung mit den Rotorschlitzkammern 48 unterhalb der Arbeitsschieber 22 herstellt, wenn diese sich im ansaugseitigen Teil des Förderraums 24 befinden. Die Ausmündung 46 ist durch einen Verbindungskanal 50 mit einer Ringkammer 41 verbunden, die zwischen dem Wellenlager 34 und der Dichtung 40 liegt.

Dreht sich der Rotorkörper 20 in der in Fig. 2 dargestellten Pfeilrichtung, so bewegen sich die Arbeitsschieber 22 radial nach außen, bis sie die der Stelle 52 diametral gegenüberliegende Lage erreicht haben. Anschließend bewegen sie sich radial nach innen.

Während der Auswärtsbewegung nimmt das Volumen in den Rotorschlitzkammern zu, so daß ein Unterdruck erzeugt und Schmierflüssigkeit bzw. das Gas-Ölgemisch in die Rotorschlitzkammern gesaugt wird. Dadurch wird die Schmierflüssigkeit aus der Ringkammer 41 zwischen dem Wellenlager 34 und der Dichtung 40 durch den Verbindungskanal 50 und die Ausmündung 46 abgesaugt. Haben die Arbeitsschieber 22 die Ausmündung 46 passiert, so wird die Schmierflüssigkeit (und etwE Schmiermitteldampf) eingefangen und gelangt zi Saugseite des Verdichters über die Arbeitsschieber un die Rotorseitenflächen. Dieses Absaugen hat ei ausreichendes Nachfließen von Schmierflüssigkeit ai den Schmiermittelkanälen 82, 84 durch die Spall zwischen Rotorseitenflächen und den Förderraumstin wänden in das Lager 34 und zur Dichtung 40 zur Folge.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Rotationskolbenverdichter für mit Schinierflüssigkeit vermischtes gas- oder dampfförmiges Medium, bei dem ein zylindrischer, in Schlitzen radial bewegliche Arbeitsschieber führender Rotor exzentrisch in einem zylindrischen Gehäusehohlraum bzw. Förderraum angeordnet und mit seiner Antriebswelle beidseitig in in den Hohlraum stirnseitig abschließenden Gehäuseseitendeckeln eingesetzten, zum Förderraum hin offenen Wellenlagern gelagert ist, wobei zwischen dem antriebsseitigen Wellenlager und einer dahinter befindlichen Wellendichtung um das nach außen ragende Teil der Welle eine Ringkammer verbleibt, von welcher ein Verbindungskanal durch den betreffenden Seitendeckel zum Förderraum führt, der so an dessen zugehöriger Stirnwand in dem von der Rotorseitenfläche überdeckten Bereich ausmündet, daß eine intermittierende Strömungsverbindung mit den vorbeilaufenden Rotorschützkammern an den Unterseiten der Arbeitsschieber hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß, in einem Querschnitt durch den Verdichter gesehen, die Ausmündung (46) dieses Verbindungskanals (50) sich noch im ansaugseitigen Teil des Förderraums (24) befindet, so daß durch die dort noch erfolgende Abwärtsbewegung der Arbeitsschieber (22) von jeder der an der Ausmündung vorbeilaufenden Rotorschlitzkammern (48) eine Saugwirkung im Verbindungskanal (50) und in der Ringkammer (41) hinter dem Wellenlager hervorgerufen wird, und daß ferner ein ebenfalls an der Stirnwand des Förderraums jeweils in den von der betreffenden Rotorseitenfläche überdeckten Bereich ausmündender Schmierflüssigkeitskanal (82, 84) in jedem Gehäuseseitendeckel (14, 16) vorgesehen ist, über den Schmierflüssigkeit unter Förderdruck in die Spalte zwischen den Rotorseitenflächen und den Förderraumstirnwänden (14a, 16<-i^und damit auch in die Wellenlager(34, 30) gelangt.