DE2234931A1

DE2234931A1 - Drehgleitfluegelkompressor

Info

Publication number: DE2234931A1
Application number: DE2234931A
Authority: DE
Inventors: Alfred G Mount
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1972-07-15
Publication date: 1973-02-15
Also published as: FR2146786A5; AU468019B2; AU4349472A; US3744942A; BR7204692D0; IT962698B; GB1378544A; JPS5778793U; CA957351A

Description

. R. SPLANEMANN Dr. B. REITZNER DlPL-ING. J. RICHTER MÖNCHEN 2 ΤαΙ13

15.JuIi 1972

Unser Zeichen:' 131^-1-7818

Borg-Warner Corp.,200 South Michigan Avenue, Chicago,111.(Y.St.A.)

Patentanmeldung

Drehgleitflügelkompressor

Die Erfindung betrifft allgemeinen Drehkompressor des Gleitflügeltyps und insbesondere ein System zur Steuerung der Öldrücke in hydrostatischen Lagern, um den Rotor des Kompressors zentral angeordnet zu halten_e Ein derartiger Kompressor eignet sich vor allem zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage und wird daher in einer solchen Vorrichtung beschrieben.

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Relativ kleine Zwischenräume, durch die Schmieröl fliesst, sind normalerweise zwischen den Rotorstirnflächen und den Endwänden in einem Drehkompressor vorgesehen, um die Reibung, Wärme und Abnutzung minimal zu halten. Das Öl dichtet auch die Hoch- und Niederdruckseiten des Kompressors gegeneinander ab,um Lecks zu verhindern und dadurch den Wirkungsgrad zu verbessern. Da der Rotor in einem sehr geringen Ausmass üblicherweise axial verstellbar ist, muss er zwischen den Endwänden zentriert werden, um einen Metall-Metallkontakt und damit eine unnötige Abnutzung zu verhindern. Ausserdem wird durch eine derartige Zentrierung die Abdichtung der Hoch- und Niederdruckseiten gegeneinander maximal, da ein relativ grosser Zwischenraum an einer der Rotorstirnseiten einen Leckweg bilden würde.

Die Rotorzentrierung wurde bisher durch Verwendung von ölgefüllten hydrostatischen Lagerausnehmungen erreicht, die gleiche Öldrücke und ausgeglichene Kräfte auf beiden Rotorstirnflächen hervorrufen. Die bisherigen Lösungen waren jedoch hinsichtlich eines sofortigen Ansprechens und der Erzeugung einer entgegenwirkenden Kompensationskraft, wenn der Rotor unter dem Einfluss irgendeiner externen axialen, auf den Rotor über seine Antriebswelle wirkenden Kraft,die zentriert wurde, nicht völlig erfolgreich. Die vorliegende Erfindung bildet eine Verbesserung der bekannten hydrostatischen Zentrieranordnungen, indem ein Rotorkompressor geschaffen wird, bei dem die geringste Bewegung des Rotors aus seiner zentrierten Lage bzw. Ausgangslage sofort zur Erzeugung einer entgegengerichteten Kraft führt, die ihn wieder

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zentriert» Ausserdem kann der Rotor einer konstanten axialen Kraft unterworfen werden und geeignete nicht ausgeglichene Kräfte werden von den Öldrücken in den hydrostatischen Lagern auf die Rotorstirnflächen ausgeübt, um die Zentrierung zu bewirken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Zentrierung des Rotors in einen Drehgleitflügelkompressor zu schaffen. '

Ausserdem ist es Aufgabe der Erfindung, einen wirksameren Rotorkompressor mit verbesserten Dichtungseigenschaf ten und erhöhter Widerstandsfähigkeit der beweglichen Teile gegen Abnutzung zu schaffen.

Der Drehgleitflügelkompressor gemäss der Erfindung weist ein Gehäuse auf, das eine geschlossene zylindrische Kammer bildet, die eine zylindrische Wand und im Abstand angeordnete erste und zweite parallele Endwände hat. Ein genuteter Rotor ist in der zylindrischen Kammer exzentrisch drehbar gelagert, um mit der zylindrischen Wand und den Endwänden eine sichelförmige Kompressionskammer zu bilden. Der Rotor hat erste und zweite Stirnflächen, die nahe und parallel zu den ersten und zweiten Endwänden verlaufen. Eine relativ kleine axiale Bewegung des Rotors kann zwischen den Endwänden auftreten. Ansaug- und Auslassöffnungen sind mit der Kompressionskammer verbunden. Mehrere Flügel, die in den Nuten des Rotors gleitend gehalten werden, greifen an der zylindrischen Wand an, um ein gasförmiges Medium zu komprimieren, das durch die Ansaugöffnung eingeführt wird, und um das Medium durch die Auslassöffnung mit einem höheren Druck abzugeben. Es ist eine Druckschmierölquelle vorhanden. Der Kompressor

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scliliesslich weist erste und zweite parallele und unabhängige Ölströmungswege auf, von denen jeder die Ölquelle mit der Kompressionskammer verbindet. Der erste S trömurigsweg weist der Reibe nach eine erste Strömungssteueröffnung, eine erste hydrostatische Lagerausnehmung, die zwischen der ersten Rotorstirnfläche und der ersten Endwand begrenzt wird, und einen ersten Drosselzwischenraum zwischen der ersten Stirnwand und der ersten Endwand auf, der radial ausserhalb der ersten Ausnehmung liegt ο Der zweite Strömungsweg· weist der Reihe nach eine zweite Strömungssteueröffnung, eine zweite hydrostatische Lagerausnehmung, die zwischen der zweiten Rotorstirnfläche und der zweiten Endwand begrenzt wird, und einen zweiten Drosselzwischenraum zwischen der zweiten Stirnfläche und der zweiten Endwand auf, der radial ausserhalb der zweiten Ausnehmung liegt. Der Öldruck in jeder ersten und zweiten Lagerausnehmungen schwankt umgekehrt mit den Änderungen in den ersten und zweiten Zwischenräumen, die auftreten, wenn sich die Rotorwelle axial verstellt, wodurch eine automatische Zentrierung des Rotors zwischen den Endwänden bewirkt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 3 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Pig. 1 und 2 Schnitte eines Drehgleitflügelkompressors gemäss der Erfindung, und zwar Fig. 1 einen Schnitt längs der Linie 1-1 in Figo 2 und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Figo 1, und

Figp 3 in auseinandergezogener, perspektivischer Anordnung vergrössert und teilweise im Schnitt einen Teil des Rotorkonipressors.

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JJer Kompressor besteht aus einem Gehäuse 10, das eine Zylinderanordnung 11 mit einer zylindrischen Bohrung bzw. Wand 12, die sich hierdurch erstreckt, einer vorderen Lagerplatte 15 und einer hinteren Lagerplatte 16, die durch sechs Bolzen 17 und Muttern 18 verbunden sind, wobei eine der Muttern in Fig. 1 gezeigt ist. Das Gehäuse 10 schafft eine geschlossene zylindrische Kammer, die von der zylindrischen Wand 12 und den Lagerplatten 15 und 16 gebildet wird, die als im Abstand angeordnete parallele Endwände für die Kammer dienen. Eine Rotoranordnung 20 (Fig. 2) ist exzentrisch in der zylindrischen Kammer drehbar angeordnet und weist einen genuteten Rotor 2 1 auf, der vier Nuten 22 hat, die am Umfang angeordnet sind und sich längs einer zu der Rotorächse parallelen Ebene erstrecken. Das geschlossene Ende einer jeden Nut wird zweckmässigerweise als Nutboden bezeichnet. Jeder von vier hin- und herbeweglichen Flügeln 23 ist gleitend in einer der Nuten 22 angeordnet. Die exzentrische Lage der Rotoranordnung 20 wird durch drehbare Befestigung des Rotors 21 an einer gegenüber der Achse der Wand 12 versetzten Achse erreicht. Diese exzentrische Befestigung schafft eine sichelförmige Kompressionskammer 2k zwischen dem Rotor 21, der Wand 12 und zwei Endwänden bzw. Lagerplatten 15 und 16_O

Der Rotor 21 und das Gehäuse 10 sind so ausgebildet, dass der Abstand zwischen den parallelen Rotorstirnflächen 25 und 26 etwas kleiner als der Abstand zwischen den Lagerplatten 15 und 16 ist. Auf diese Weise werden kleine Drosselzwischenräume 27 und 28 zwischen den Rotorstirnflächen und den Lagerplatten gebildet, damit der Rotor

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sich Ln der zylindrischen Kammer ohne Metall-Mefcallberührung frei, drehen kann, wodurch die Reibung, Wärme und Abnutzung der bewegLiehen Teile vermindert werden» In der Praxis sind die Zwischenräume 27 und 2d selbstyerständlich nicht so gross wie in Fig. 1 gezeigt. Sie wurden zur Erleichterung des Verständnisses der Arbeitsweise der Erfindung nicht maßstäblich gezeichnet·

Der Rotor 21 hat eine Antriebswelle 29, die in Lagern 31 und 32 drehbar gelagert ist, die an den Lagerplatten 15 bzw. 16 befestigt sind. Das linke Ende der Welle 29 (in Fig. 1 gesehen) ragt nach aussen über die vordere Lagerplatte 15» so da?s die Welle angetrieben werden kann. Da die dargestellte Ausführungsform insbesondere zur Verwendung in einen: Kraftfahrzeug geeignet ist, wird angenommen, dass ein V-Riemenscheiben- und Kupplungsmechanismus (nicht gezeigt) an das linke Ende der Welle 29 angekuppelt werden kann, damit der Kompressor von dem Motorlüfterriemen oder einem zusätzlichen Antriebsriemen des Kraftfahrzeugs angetrieben werden kann. Der Kompressor kann selbstverständlich in vielen unterschiedlichen Vorrichtungen, z.B. in Kühl- oder Klimaanlagen zur Komprimierung unterschiedlicher gasförmiger Medien verwendet werden. Welche Antriebseinrichtung· auch verwendet wird, wird sie zweckmässxgerwexse mit der Antriebswelle 29 gekuppelt.

Obwohl die Welle 29 und der Rotor 21 relativ zueinander fest sind;, kann eine kleine axiale Bewegung diese Elemente innerhalb der Grenzen auftreten, die durch den Abstand zwischen den Lagerplatten 15 und 16 bestimmt werden. Wie Fig. 1 zeigt., ist der Rotor 21 zwischen den

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Lagei'platten 15 und 16 zentriert und daher sind die Zwischenräume 27 und 28 gleich. Die Art, in der der Ausgleich der Zwischenräume beim Auftreten von axialen Kräften beibehalten wird, die den Rotor 21 zu dezentrieren bestrebt sind, wird später erläutert.

Der Kompressor ist so konstruiert, dass er arbeitet, wenn die Rotoranordnung 20 sich im Uhrzeigersinn in Fig. 2 dreht, während welcher Zeit die Flügel 23 fest an der zylindrischen Wand 12 anliegen und eine dichte Verbindung mit dieser bilden. Im Betrieb wird Ansaugkühlgas von dem Verdampfer der Kraftfahrzeugklimaanlage zu einem Einlass 35 geleitet, der in dem Zylinder 11 ausgebildet ist. Wie Figo 2 zeigt, strömt das Kühlgas in die Ansaugöffnung der Kompressionskammer 24.

Wenn der Rotor im Uhrzeigersinn angetrieben wird, wird das Gas zwischen zwei benachbarten Flügeln 23 eingeschlossen und zu dem Auslassbereich transportiert. Wenn dies der Fall ist, wird das Volumen zwischen den Flügeln vermindert, so dass sich der Druck des Gases entsprechend erhöht. Eine Auslassventilanordnung 38 ist in dem AuslaBsbereich angeordnet, um die richtige Kompression der Gase sicherzustellen, die aus drei Auslassöffnungen 39 austreten, die in dem Zylinder. 11 ausgebildet sind, und um eine Rückströmung von Gasen in die Kompressionskammer 24 zu verhindern. Die Ventilanordnung 38 ist vom Blattfedertyp und hat drei Ventilblattfedern 40, die von einem Ventil-

hubbegrenzer bzw. Anschlag gehalten wird. Das komprimierte Kühlgas, das aus den Öffnungen 39 austritt, strömt in eine Kammer 42, die von dem Zylinder 11 und einer Deckelplatte 43 begrenzt wird.

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Die Verarbeitung des Hochdruckgases, nachdem es an die Kammer 42 abgegeben wurde, wird später betrachtet. An dieser Stelle soll das Schmiersystem des Kompressors beschrieben werden. Drucköl wird zu allen sich bewegenden Teilen und Lagerflächen einschliesslich den Rotorstirnseiten und den benachbarten Lagerplatten geleitet, um eine geeignete Schmierung und Abdichtung der Hoch- und Niederdruckseiten dss Kompressors gegeneinander zu schaffen. Ausserdem wird Öl zu den Bodenenden der Nuten 22 geleitet, um die Flügel 23 nach aussen gegen die Wand 12 zu drücken. Das zwischen die Stirnflächen und die Lagerplatten geleitete Öl bewirkt die Zentrierung gemäss der Erfindung.

Ein Ölsumpf 44 ist im unteren Teil eines Gehäuses 46 vorgesehen, dessen offenes Ende hermetisch abgedichtet an einem Befestigungsring 47 befestigt ist, der wiederum an der hinteren Lagerplatte 16 abgedichtet befestigt ist« Ölkanäle 49 und 511 die in der Platte 16 bzw. dem Befestigungsring 47 ausgebildet sind,und ein Zuleitungsrohr 52 bilden einen Strömungsweg zwischen dem Ölsumpf und dem Einlass einer Ölpumpe 54, die im einzelnen in auseinandergezogener Anordnung in Fig. 3 gezeigt ist.

Die Ölpumpe ist von dem üblichen Typ mit Innenverzahnung und hat ein frei drehbares, innenverzahntes äusseres Zahnrad 56, das von einem aussenverzahnten inneren Zahnrad 57 angetrieben wird, um die Welle antriebsmässig mit dem Getriebe zu verbinden. Das äussere Zahnrad 56 ist frei drehbar auf einer gegen die Welle 29 versetzten Achse angeordnet und das innere Zahnrad 57 ist mittels eines exzentrischen Lagerrings 58 fest an der Lagerplatte 16 mittels vier Kopfschrauben 61, von denen in Fig. 1 nur

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eine gezeigt ist, befestigt, jedoch von dieser durch einen Abstandshalter 59 getrennt. Das innere Zahnrad 57 hat einen Zahn weniger als das Zahnrad 56 und mehrere getrennte Pumpenkammern werden zwischen diesen Zahnrädern gebildete Die Deckelplatte 62, die ebenfalls von vier Kopfschrauben gehalten wird, hat zwei bogenförmige Öffnungen 63» 64, um Ein- und Auslasskanäle für die Ölpumpe zu schaffen. Die Öffnung 63 hat einen vertikal nach oben gerichteten Ansatz, der über Öffnungen 65 und 66 in dem Hing 50 und dem Abstandshalter 59 mit dem oberen Ende des Kanals 49 verbunden ist, der in der Lagerplatte Λ6 ausgebildet ist. Dadurch besteht ein Strömungsweg zwischen dem Sumpf 44 und dem Einlass der Ölpumpe. Die Öffnung hat dagegen einen seitlichen Ansatz, der sich zu dem zentralen Bereich der Deckelplatte 62 erstreckt, um den Pumpenauslass mit der axial verlaufenden Bohrung 68 in der Antriebswelle 29 strömungsmässig zu verbinden.

Im Betrieb der Ölpumpe 54, wenn die Antriebswelle 29 angetrieben wird, dreht sich das innere Zahnrad 57 in gleicher Weise und ein Teil eines jeden Zahns des inneren Zahnrads gleitet abdichtend auf einem Keil eines Zahns des äusseren Zahnrads, um die Pumpenkammern gegeneinander abzudichten. Die Kammern drehen sich um die Achse der Welle 29 und jede nimmt fortschreitend bis zu einem maximalen Volumen zu und dann bis zu einem

so

minimalen Volumen ab. Eine Einlassöffnung 63 ist angeordnet, dass sie mit den Kammern verbunden ist, deren Volumen zunimmt,' während die Auslassöffnung 64 strömungsmässig mit den Kammern verbunden ist, deren Volumen abnimmt. Dadurch wird Drucköl zu der axialen Bohrung 68 ge-

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leitet. Die Bohrung 68 hat einen relativ grossen Querschnitt; , so dass das Cl durch ihre gesamte Län^e strömen kann, ohne dass ein merklicher Druckabfall auftritt» Da der Öldruck in der gesamten Bohrung 68 der gleiche ist, kann sie als eine Druckö'lquelle angesehen werden.

Ein einziger, radial verlaufender Kanal 69 in der Welle 29 verbindet die Bohrung 68 mit einer am Umfang verlaufenden ringförmigen Nut 71» die wiederum mit vier
radial verlaufenden Kanälen 7 2 verbunden ist, die im
Rotor 21 bis zu den Bodenenden der Nuten 22 ausgebildet ist. Aufgrund dieser Konstruktion wird das Hochdrucköl, das von der Ölpumpe kommt, zu den Nuten hinter den
Flügeln 23 geleitet, um sie dicht anliegend gegen die
zylindrische Wand 12 zu drücken. Die Grosse des Öldrucks wird so gewählt, dass während des Anlassens das Drucköl allein ausreicht, um die Flügel aus ihren Nuten zu
drücken und dichte Verbindungen mit der zylindrischen
Wand zu bilden. Der Druckpegel wird vorzugsweise so gewählt, dass der erforderliche Dichtkontakt zwischen den Flügelspitzen und der zylindrischen Wand auftritt,
jedoch keine übermässige Beanspruchung der Flügel und
eine unnötige Abnutzung verursacht werden.

Da die Ölpumpe von der Antriebswelle 29 angetrieben wird, nimmt der Druck des in die Nuten 22 geleiteten öls normalerweise linear zu, wenn sich die Rotorgeschwindigkeit
erhöht. Bei dem dargestellten Kompressor wird die Geschwindigkeit, mit der der Öldruck mit der Drehzahl ansteigt, so vermindert, dass der Druck auf einer konstanten Grösss bleibt. Dies ist umso mehr erwünscht, als die Zentri-fugalkraft, die ebenfalls jeden der Flügel gegen die Wand 11 drückt, mit der Drehzahl zunimmt. Durch wirk-

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same Begrenzung des Ausmasses, in dem der Öldruck vom Anlassen bis zur maximalen Rotorgeschwindigkeit ansteigt, kann die Gesamtkraft (die sich aus dem Öldruck und der Zentrifugalwirkung zusammensetzt), die jeden der Flügel gegen die zylindrische Wand drückt, in einem relativ engen, annehmbaren Bereich gehalten werden, und wird niemals übermässig gross. Die obere Grenze des Bereichs, die bei maximaler Geschwindigkeit vorherrscht, ist niedriger als die, die eine unzulässige Beanspruchung, Reibung oder Abnutzung der Flügel verursachen würde.

Die Geschwindigkeit, mit der der Öldruck am Boden der Nuten 22 sonst zunehmen würde, wenn sich die Geschwindigkeit erhöht, wird durch Verminderung des Wirkungsgrades der Ölpumpe 54 mit der Drehzahl erreicht. Dies wird durch Bemessung des Kanals erzielt, der sich zwischen dem Ölsumpf 44 und dem Pumpeneinlass erstreckt, um eine Hohlraumbildung zu veranlassen, deren Grosse mit der Rotorgeschwindigkeit zunimmt. Das heisst, dass während des Betriebs mit hoher Geschwindigkeit Öl nicht schnell genug in die Pumpe strömen kann, wodurch ein Vakuum in der Pumpe gebildet wird, das zu einer Verminderung der Geschwindigkeit der Öldruckzunahme führt, wenn sich die Geschwindigkeit erhöht. Je schneller der Betrieb ist, desto grosser ist das Vakuum und desto kleiner die Geschwindigkeit der Druckzunahme.

Die automatische Zentrierung des Rotors 21 wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass der Rotor durch zwei hydrostatische Lager umfasst wird, in denen sich der Druck immer dann, wenn sich der Rotor aus der Mitte verschiebt, in einem kompensierenden Sinn ändert, um den Rotor in seine mittlere Stellung zurückzubringen. Die

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hydrostatischen Lagerausnehmungen werden durch die Rotorstirnflächen 25 und 26 und ihre benachbarten Lagerplatten 15 und 16 begrenzt. Sie können Ausnehmungen in einer der Stirnflächen oder den Lagerplatten oder in beiden bilden. Im dargestellten Fall sind die Lagerausnehmungen 75 und 76 ringförmig, liegen relativ nahe an der Rotorachse und sind in den Rotorstirnflächen 25 und 26 ausgebildet. Mittels einer radial verlaufenden Bohrung 77 und einer am Umfang ausgebildeten ringförmigen Nut 78 in ^der Welle 29 strömt Öl zu der Ausnehmung 75 von der Bohrung 68. In gleicher Weise verbindet ein radial verlaufender Kanal 81 und eine am Umfang ausgebildete Nut 82 in der Welle

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29 die Bohrung 68 mit der Hydrostatikausnehmung 76. Kanäle 77 und 81 haben relativ kleine Querschnitte, so dass sie als Strömungssteueröffnungen dienen. Auf diese Weise erfährt die Ölströmung zu jeder der Ausnehmungen 75 und 76 einen wesentlichen Druckabfall in der zugehörigen Öffnung 77, 81.

Nach Erreichen des Hohlraums 75 strömt das Öl dann radial nach aussen längs der Rotorstirnfläche 25 und durch den Zwischenraum 27 zu der Kompressionskammer 24. In der gleichen Weise strömt Öl aus der Lagerausnehmung 76 radial nach aussen längs der Rotorstirnfläche 26 und durch den Drosselzwischenraum 28 zu der Kompressionskanuner. Es sind daher zwei parallele, unabhängige Ölströmungswege von der Ölquelle 68 zu der Kompressionskammer 2k vorhanden, wobei ein Weg der Reihe nach die Strömungssteueröffnung 77» die Lagerausnehmung 75 und den Zwischenraum 27 umfasst, während der andere Weg die Strömungssteueröffnung 81, die Ausnehmung 76 und den Zwischenraum 28 umfasst. Während in den Ausnehmungen 75 und 76 kein erheblicher Druckabfall auftritt, erfährt die

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Ölströmung durch jeden der Zwischenräume 27 und 28 merkliche Druckabfälle. Die Grosse eines jeden Druckabfalls ist der Grosse des Zwischenraums umgekehrt proportional. Das heisst, dass, je näher eine Rotorstirnfläche ihrer benachbarten Lagerplatte is-t, desto grosser ist der Widerstand gegen die Ölströmung und desto grosser wird der Druckabfall des durch diesen Zwischenraum strömenden Öls.

Eine hydrostatische Kraft wird in jeder Ausnehmung 75» 76 in Abhängigkeit von dem Schmiermitteldruck in der Ausnehmung und der Fläche der Ausnehmung gebildet» Die Öffnungen 77 und 81 und die Ausnehmungen 75 und 76 können so dimensioniert und geformt sein, dass unter normalen Bedingungen gleiche Druckabfälle in den Öffnungen und in den beiden Ausnehmungen auftreten, so dass gleiche Drücke und hydrostatische Kräfte in den Ausnehmungen gebildet werden, um den Rotor 21 zwischen den Lagerplatten 15 und 16 zu zentrieren,-wie Fig. 1 zeigt. Wenn der Rotor bestrebt ist, sich aus seiner zentralen Lage zu bewegen (z.B. infolge irgendeiner externen axialen Kraft auf die Welle 29), steigt der Druckabfall in einem Zwischenraum an und nimmt zugleich im anderen ab, so dass der Rotor zurück in seine Ausgangsstellung gedrückt wird. Zur Erläuterung sei angenommen, dass der Rotor 21 sich nach rechts bewegen will. In diesem Fall wird der Zwischenraum 28 kleiner, während sich der Zwischenraum .27 vergrössert. Daher tritt ein erhöhter Druckabfall in dem Zwischenraum 28 und ein verminderter Druckabfall in dem Zwischenraum auf. Da die Drücke die gleichen sind, wo das Öls aus den beiden Zwischenräumen austritt (nämlich an den radial

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äussersten Teilen der Rotorstirnflächen) und in die Kompressionskammer strömt, bedeuten erhöhte und verminderte Druckabfälle in den Zwischenräumen 28 bzw, 27, dass der Druck in der Ausnehmung ^S zunehmen muss, während der in der Ausnehmung 75 abnimmt» Der Rotor 21 wird dadurch zurück in seine zentrale Lage gedrückt, worauf die Kräfte auf den Rotor wieder im Gleichgewicht sind.

Obwohl bei der dargestellten Ausführungsform die beiden Strömungswege, die die Rotorlage steuern, gleich sind, die den Ausgleich der Drücke in den Ausnehmungen 75 und 76 hervorrufen, wenn der Rotor zentriert ist, ist diese Gleichheit nicht notwendig und in bestimmten Vorrichtungen nicht erwünscht. Zum Beispiel können bestimmte Kupplungen, die verwendet werden, um einen Lüfter oder einen zusätzlichen Riemen mit der Welle 29 zu kuppeln, eine geringe, jedoch konstante axiale Kraft auf die Antriebswelle ausüben. Unter diesen Umständen können die Steueröffnungen und/oder die Hydrostatxklagerausnehmungen untarschiedlich bemessen werden, so dass eine grössere Kraft auf die entsprechende Rotorstirnfläche einwirkt, um die konstante axiale Kraft zu überwinden und den Rotor zentriert zu halten.

Auch ist zu beachten, dass die Kanäle, die Öl zu den Ausnehmungen 75 und 76 leiten, nicht in der Antriebswelle ausgebildet sein müssen. So können die Ölwege z.B. durch den Zylinder 11 und die Lagerplatten 15 und 16 verlaufen.

Das durch die Zwischenräume 27 und 28 und in die Kompressionskammer 24 strömende Öl dringt in das Kühlgas während der Kompression ein, so dass das Hochdruckgas, das durch die Ventilanordnung 38 in die Kammer 42 strömt, stark mit

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Öl beladen ist. Dieses mitgeführte Öl muss aus dem Gas entfernt werden, da erhebliche Ölmengen in dem abgegebenen Gas die Wärmeübertragung in dem Kondensor und dem Verdampfer vermindern. Ausserdem ist es weit schwieriger, eine ausreichende Menge Öl zu der Kompressionskammer zu leiten, um die notwendige Dichtung zwischen dem Rotor und den Kammeroberflächen zu erreichen.

Die Öltrennung findet bei dem Kompressor in dem Gehäuse 46 statt. Ein Kanal, der von Bohrungen 85» 86 und 87 in dem Zylinder 11, der Platte 16 und dem Lagerring 47 zusammen mit einem Rohr 88 gebildet wird, verbindet die Kammer 42 mit dem äusseren Ende des Gehäuses 46. Das Rohr 88 erstreckt sich durch ein Oltrennfiltersieb 89, das aus einem gasdurchlässigen Material, z.B. grobmaschigen Metallfasern wie in einem Scheuerlappen besteht. Der Umfang des Siebs 89 hat die gleiche Form wie das Gehäuse,, so dass seine Ränder an der Innenseite des Gehäuses anliegen. Auf diese Weise bildet das Sieb 89 eine Trennwand, um zwei verschiedene Kammern 91 und in dem Gehäuse 46 zu schaffen. Ein Element 93 dient als Halterung für das Sieb 89, während ein Element 94 ein Ablenkblech bildet.

Im Betrieb der Öltrennanordnung strömt das abgegebene Gas zusammen mit dem mitgeführten Öl aus der Kammer und in die Kammer 91 durch die Leitung, die durch die Bohrungen 85, 86 und 87 und das Rohr 88 gebildet wird. An dieser Stelle wird die Geschwindigkeit des Gases stark vermindert, da es zu einem viel grösseren Volumen expandiert. Beim Expandieren trifft das Gas auf das Ende des Gehäuses 46 und kehrt seine Richtung um, so dass der grösste Anteil des Öls sich an der Rückwand des Gehäuses

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absetzt und nach unten in den Sumpf 44 strömt. Das Gas mit dem restlichen Öl gelangt nun nach dem Auftreffen auf das Gehäuse und der Umkehr seiner Richtung zu dem vorderen Teil des Kompressors und strömt durch das Qlsieb 89, wo sich das restliche Öl absetzt und nach unten in den Sumpf 44 strömt. Das abgegebene Gas, das in die Kammer 92 strömt, ist daher ölfrei. Ein Auslass 951 der an dem Gehäuse 46 befestigt ist, lässt das Gas aus der Kammer 92 ausströmen. . Das Ablenkblech 94 hindert das turbulente Gas daran, den Sumpf 44 zu erreichen, in Bewegung zu versetzen und erneut Öl in das Gas einzubringen.

Durch die Erfindung wird somit ein Drehgleitflügelkompressor mit hydrostatischen Lagern zur Erzeugung von Kräften an dem Rotor geschaffen, um ihn zentral angeordnet und im Gleichgewicht zu halten, selbst wenn zeitweilige oder konstante Kräfte den Rotor zu dezentrieren versuchen.

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Claims

Ansprüche.

.yDrehgleitflügelkorapressor mit einer Schmierölquelle, bestehend aus einem Gehäuse mit einer geschlossenen zylindrischen Kammer, die eine zylindrische Wand und im Abstand angeordnete erste und zweite und zweite parallele Endwände hat, einem genuteten Rotor, der in der zylindrischen Kammer exzentrisch drehbar angeordnet ist und mit der zylindrischen Wand und den Endwänden eine sichelförmige Kompressionskainmer bildet, wobei der Rotor erste und zweite Stirnflächen nahe und parallel zu den ersten und zweiten Endwänden hat und um eine relativ geringe Strecke zwischen den Endwänden axial beweglich ist, Ansaug- und Auslassöffnungen, die mit der Kompressionskammer verbunden sind, und mehreren in den Nuten des Rotors gleitend angeordneten Flügeln, die an der zylindrischen Wand angreifen und ein gasförmiges Medium komprimieren, dass durch die Ansaugöffnung eingeführt wird, und um das Medium durch die Auslassöffnung mit einem höheren Druck abzugeben, gekennzeichnet durch unabhängige Ölströmungswege, von denen jeder die Ölquelle (44) und die Kompressionskammer (24) verbindet und hydrostatische Lagerausnehmungen (75»76), die zwischen den Rotorstirnflächen (25,26) gebildet sind, und Drosselzwischenräume (27»28) aufweist, die radial ausserhalb der Lagerausnehmungen liegen, wobei die Anordnung derart ist, dass der Öldruck in jeder Lagerausnehmung sich umgekehrt mit den Änderungen in den Zwischenräumen ändert, die auftreten, wenn der Rotor (21) sich

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axial verschiebt, wodurch der Rotor zwischen den Rotorendwänden (15»16) automatisch zentriert wird»
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerausnehmungen in den Rotorstirnflächen gebildet sind.
3· Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerausnehmungen ringförmig und relativ nahe und koaxial mit der Rotorachse angeordnet sind,
k» Kompressor nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass SteuerÖffnungen (77»8i)» die zu den Lagerausnehmungen führen, und auch die Lagerausnehmungen (75»76) gleich bemessen sind, so dass die Öldrücke in den Lagerausnehmungen ausgewichen sind, wenn der Rotor (21) zentriert ist.
5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor eine Antriebswelle (29) hat, die in Lagerplatten (15»16) drehbar gelagert sind, und dass die Welle eine axial verlaufende Bohrung (68) hat, die einen relativ grossen Querschnitt aufweist, so dass sie Drucköl ohne merklichen Druckabfall durchströmt.
6. Kompressor nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Steueröffnungen in der Antriebswelle (29) liegen und strömungsmässig die axial verlaufende Boh rung (68) mit den Lagerausnehmungen (75»76) verbinden, und dass jede Öffnung (77»8i) einen relativ kleinen Querschnitt hat_s so dass ein wesentlicher Druckabfall

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auftritt, wenn das Drucköl durch sie in die zugehörige Lagerausnehmung strömt;,
7· Kompressor nach Anspruch 5» gekennzeichnet; durch eine Ölpumpe (54), um Drucköl in ein Ende der axial verlaufenden Bohrung (68) zu leiten.
8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaug- und Auslassöffnungen (63,64) der Pumpe (54) mit Ansaug- und Auslassöffnungen der Kompressionskammer (24) verbunden sind, dass das Öl durch jeden der Strömungswege zu der Kompressionskammer strömt, wo es während der Kompression in das Gas eintritt, und dass ein Ölseparator (88,91»89) zum Entfernen des mitgeführten Öls aus dem komprimierten Gas und zur Abgabe des abgeschiedenen Öls an den Einlass (64) des Ölsumpfes vorhanden ist«,

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