DE2324967A1

DE2324967A1 - Schraubenverdichter

Info

Publication number: DE2324967A1
Application number: DE2324967A
Authority: DE
Inventors: Jun Harold William Moody; Donald Dean Schaefer
Original assignee: Dunham Bush Inc
Current assignee: Dunham Bush Inc
Priority date: 1972-05-16
Filing date: 1973-05-15
Publication date: 1973-12-06
Also published as: ZA733080B; CA968767A; JPS4941911A; AU5576773A; CS181240B2; GB1424725A; BR7303545D0; FR2185311A5; US3811805A; JPS5247570B2; IT986321B; AU460049B2

Description

PATENTANWALT DIPL-INQ. JOACHIM STRASSE HANAU - KÖMERSTR. 1» · POSTFACH m · TEUlOBlH - TELEGRAMME; HANAUPATENT · TELEX. ilMTttpet

DUNHAM-BUSH, INC.

14. Mai 1973 West Hartford,

Connecticut 06llO, U. S. A. Zo/Di -

S chraubenverdichter

Die Erfindung; bezieht sich auf einen Schraubenverdichter mit ineinander greifenden Spindeln, die auf zueinander parallelen Achsen und an einer Seite einer feststehenden Druckfläche zum Verdichten eines dazwischen strömenden Arbeitsmediums angeordnet sind.

Schraubenverdichter bestehen aus zwei oder mehr rotierenden Spindeln mit schraubenförmig verwundenen, meist ungleichen Profilen, von denen eine angetrieben und die andere mitgenommen wird. Im allgemeinen wird von zwei Gängen einer Spindel, einem Gang der Gegenspindel und dem Gehäuse mit Stirnseite der während der Förderung sich verkleinernde Verdichtungsraum gebildet» Die Förderung ist nicht rein axial sondern axial radial in

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Diagonalenrichtung. Die Auslaßsteuerung erfolgt dabei meistens durch axial-radiale Öffnungen im Gehäuse, die von den Gewindeenden gesteuert werden. Die Lage des Auslasses bestimmt dabei das innere Druckverhältnis. Schraubenverdichter werden in letzter Zeit in der Kälte- und Lüft_ung_Stechnik eingesetzt. Sie weisen den Vorteil auf, daß sie verhältnismäßig wenig bewegte Teile besitzen und daher relativ wartungsfrei sind. Bei bekannten Schraubenverdichtern .wird die Mutterschraubenspindel durch die Antriebsspindel angetrieben, so daß große Belastungen der Antriebsspindel und relativ kleine Belastungen der Mutterspindel auftreten, infolge der Verdichtung des Arbeits-Kühlmittels. Bei derartigen Schraubenverdichtern ist die Antriebsspindel einer höheren Druckkomponente infolge der Verdichtung des Gases ausgesetzt, da sie eine größere Querschnittsfläche aufweist, gegen welche das verdichtete Gas seinen Druck ausübt. Es tritt dabei eine Reaktionskraft infolge der Tatsache auf, daß die Antriebsspindel die Mutterspindel antreibt, wobei diese Reaktionskraft zu der durch die Kompression des Gases ausgeübte Kraft hinzutritt. . .

Bekannte Schraubenverdichter weisen üblicherweise Wälzlager sowohl für die radiale als auch für die axiale Belastung oder Fellzapfenlagen für die Aufnahme der radialen Kräfte und Wälzlager für die Abstützung der axialen Kräfte auf. Es wurden auch schon Versuche unternommen, axiale Schraubenverdichter mit Wälzlager auszurüsten,die ein Öl drucksystem aufweisen, um teilweise die erzeugten Kräften aufzunehmen, so daß die Wälzlager nur einen Bruchteil der Kräfte übernehmen. Die bekannten Schraubenverdichter haben jeweils den Nachteil, daß im Falle von Wälzlager eine " mechanische Festlegung notwendig ist, so daß die Spindel stets einen konstanten lichten Abstand zu einer Stirnfläche, des Gehäuses aufweist,* unabhängig von der aufgebrachten Kraf.tf auch dann wenn keine Lagerkräfte auftreten. Dadurch wird in unerwünschter Weise der Wirkungsgrad herabgesetzt,

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da Schraubenverdichter mit mechanisch festgelegtem lichten Abstand unerwünschte interne Gassickerverluste an dem Ausstoßende der Spindeln aufweisen β Dies bedeutet, daß infolge der Notwendigkeit der Einhaltung des lichten Abstand» dar Spindeln zu der Stirnfläche des Gehäuses das verdichtete Arbeitsmedium dazu neigt, in den Innenrauai des Schraubenverdichters zu sickern. Als weiterer Nachteil dsr bekannten Schraubenverdichter kommt hinzu, daß die Wälzlager die Ausführungsform derartiger Schraubenverdichter verteuern, insbesondere, wenn es sich bei der angetriebene;» Spindel um die Mutterspindel handelt. Die Wälzlager müssen dabei stets für die maximal auftretenden Kräfte ausgelegt sein, und besitzen eine-'unerwünschte-.kurze'Lebensdauer, ""wodurch häufige Wartungsarbeiten jeweils am Ende vom irorber bestimmten Zeitabschnitten erforderlich sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Schraubenverdichter der genannten Art zu schaffen, der rotierende Spindeln Halt schraubenförmig verwundenen Profilen aufweist, bei deta das Lagersystem eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer besitzt₉ geringere Kräfte im Vergleich zu bekannten Schrauoenverdichtern aufnimmt und ein minimaler Verschleiß auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Mutterschraubenspindel längs ihrer Welle durch Gleitlager und eine mitgenommene Spindel längs einer Lagerwelle, die eine Verlängerung der Spindel bildet, durch weitere Gleitlager gelagert sind, wobei eine Olpumpenanordnung durch eine axiale Bohrung der Welle Öl unter hohem Druck zwischen die Endflächen in der Schraubenspindel und einer gegenüberliegenden Druckfläche der Endplatte fördert, um ein hydrodynamisches Hochdrucklagersystem zur Vermeidung ednee Kontakts zwischen diesen Teilen während des Betriebs aufzubauen. ·

Jede hervorstehende Schraubenfläche der Schraubenspindel weist vorteilhafterweise ein Paar von Nuten auf, die im wesentlichen

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radial und zueinander geneigt verlaufen, wobei die erste Nut sich nahezu von dem Umfang' einer Stummelwelle zu der äußeren Umfangskante der Schraubenspindel erstreckt, während die zweite Nut etwa in der Nähe des Endpunkts der ersten Nut beginnend nach außen"gegen die Umfangskante der Schraubenfläche gerichtet ist« Die innen liegenden Enden der Nuten stehen vorzugsweise über Kanäle mit einem ringförmigen Einschnitt in einer Versenkung der Schraubenspindel in Verbindung. In weiterer Ausgestaltung ist jede Schraubenflache der Mutterschraubenspindel mit einer Nut versehen, die parallel zu der radial hervorstehenden Schraubenfläche verläuft, an einer S_chraubenendflache derselben angeordnet ist und sich in etwa über die volle radiale Ausdehnung der Schraubenendfläche erstreckt, wobei das außenliegende Ende der Nut als flacher Teil ausgebildet ist.. In bevorzugter Weise verbinden radial nach außen verlaufende, zur Horizontalen geneigte Kanäle geringen Durchmessers die axiale Bohrung der Welle der Mutterspindel mit den innen liegenden Enden der Nuten. Durch diese Anordnung wird ein hydrodynamisches Hochdrucklagersystem zwischen den Endflächen der Schraubenspindel bzw. der Mutterschraubenspindel und der gegenüberliegenden "Druckfläche der Endplatte des Gehäuses des Schraubenverdichters gebildet. Dabei kann der Schraubenverdichter so ausgelegt sein, daß entweder die eine oder die andere Spindel angetrieben wird, wobei in bevorzugter weise die Mutterschraubenspindel angetrieben ist, um von der größeren Kraft, die von der Mutterspindel zu der anderen Spindel über-r tragen wird,Gebrauch zu machen und diese Kraft dazu einzusetzen, um der durch die Gaskompression entstehenden Druckkraft entgegenzuwirken. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß eine Reduzierung des Auflagerdrucks der hervorstehenden Spindel erhalten wird, begleitet von einem geringfügigen Anstieg des Auflagerdruckes der nicht angetriebenen Mutterschraubenspindel. Das Lager- und Auflagerdruckkompensationssystem ist insbesondere für Schraubenverdichter geeignet, die Vorrichtungen für die Erzeugung eines einstellbaren Öldruckes aufweisen, der dazu dient, die auftretenden Auflagerdrücke während des gesamten Betriebes des Schraubenverdichters zu über— kompensieren. Es f=ind dabei sowohl die Spindel als auch die

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Gegenspindel hydrodynamisch gegen das Ausstoßende des Schraubenverdichters zu gelagert, um einen minimalen, sich selbst kompensierenden Abstand gegen die Endfläche eines Gehäuseabschnittes einzuhalten, wodurch Sickerverluste des hochverdichteten ausströmenden Arbeitsmediums in Richtung des Innenraums des Schraubenverdichters weitgehend herabgesetzt werden.

In weiterer Ausgestaltung umfaßt die Ülpumpenanordnung in einem unteren Gehäuseabschnitt des Schraubenverdichters eine Getriebepumpe, die einen Stator^ einen drehbaren Läufer aufnimmt, der durch eine Druckfeder vorgespannt im Druckkontakt mit einer den Gehäuseabschnitt abschließenden Endplatte steht. Die Getriebepumpe wird durch die Mutterschraubenspindel angetrieben und übt einen Öldruck gegen Kolben, die auf den Wellen "der Schrauben- und Mutterschraubenspindel aufsitzen, aus,um den auf die Spindeln während der Verdichtung ausgeübten Auflagerdruck zu überkompensieren und beide Spindeln gegen die Druckplatten an der Ausstoßseite der Spindeln in geringem Abstand zu halten. Das unter hohem Druck stehende Öl wird diagonal durch radiale Öffnungen in den Spindelenden gefördert, wodurch ein hydrodynamisches Hochdrucklagersystem zwischen den Spindelenden und der Oberfläche der Druckplatte aufgebaut wird. Der hydrodynamische Ölfilm der die Auflagerdrücke der Spindeln aufnimmt, ermöglicht es einen wesentlich geringeren Abstand zwischen dem Ausstoßende des Schraubenverdichters mit der Druckfläche einzuhalten, wodurch im Vergleich zu bekannten Schraubenverdichtern geringere Sickerverluste auftreten.

Für die Ölzuführung weist vorteilhafterweise die Endplatte einen Querdurchlaß mit rechtwinkligen Einlaßkanälen und einen Auslaßkanal auf, der in einen rechtwinkligen Durchlaß übergeht, der mit dem Querdurchlaß fluchtet und durch, eine Wand von diesem getrennt ist.

Spezielle Merkmale der E rfindung sind im übrigen den Ansprüchen 9 bis 20 zu entnehmen.

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Weitere Einzelheitencfer Erfindung werden anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. _x .

Es zeigen:

Fig 1 eine Schnittansicht eines Sehraubenverdichters mit hydrodynamischen Drucklagersystem,

Fig 2 in vergrößerter Schnittansicht einen Teil des Sehraubenverdichters nach Fig. 1 betreffend den Öldruck- Kreislauf für die hydrodynamischen Drucklager,

Fig 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Teils der Mutterspindel des Schraubenverdichters nach Fig. 1,

Fig k eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Teils der Schraubenspindel des Schraubenverdichter« nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Schraubenverdichter io dargestellt, wie er beispielsweise in einem Kühl- system Anwendung findet. Der Schraubenverdichter 10 besteht im wesentlichen aus zwei Hauptteilen, dem elektrischen Antriebsmotor 12 auf der rechten Seite der Anordnung und de r Schraubenverdichter-Anordnung i^lt auf der linken Seite, die von Schraubenspindeln oder Rotoren gebildet ist, wobei eine Mutterschraubenspindel 16 in diesem Fall direkt eine Schraubenspindel 18 antreibt. Ein Motorgehäuse 20 ist mit einer Kupplungsscheibe 22 für die Schraubenverdichter-Anordnung lA versehen, die von einem zylindrischen Gehäuse oder Gehäuseabschnitt 2k umgeben und mit der Kupplungsscheibe 22 durch Bolzen oder ähnliche Verbindungsteile , die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, längs des Umfange gekoppelt ist. Ein 0-Riiig 26 in der Kupp lunge-

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scheibe 22 dichtet diese gegen das -Gehäuse- 24 ab» Ein weiterer O-Ring 26 in der Abschlußfläche eines weiteren Abschnitts 28 des Schraubenverdichter-Gehäuses gewährleistet dessen Abdichtung gegenüber dem zylindrischen Gehäuse 24. Bolzen oder dergleichen Teile verbinden die Gehätaseabsclmitte 24 und 28 in ähnlicher Weise wie die Kupplungsscheibe 22 mit dem Gehäuse 24. Der Motor 12 weist einen Stator 2? auf, der Wicklungen 30 trägt und in dem konzentrisch ©in Motorlaufer 32 gelagert ist, der an einer Stelle 34 mit einer Motorwelle 36 verkeilt ist. Die Motorwelle 36 bildet eine Verlängerung einer We-IIe 38 der Mutterschratübenspindel, Die Mutterschraubenspindel - Welle 38 ist längs ihrer Achse durch Gleitlager 40 gelagert, welche inneirtealb einer Bohrung 42 der Kupplungsscheibe 22 befestigt sind. Der Schraubenverdichter-Gehäuseabschnitt 24 weist eine innere Vertiefung 25 auf, innerhalb de_m die ineinander greifenden' Mutterschraubenspindel 16 und Schratibenspindel 18 mit den Verdichterauslaßenden der Spindeln rechts und mit den Einlaßenden links angeordnet sind. In der Kupplungsscheibe oder Druckplatte 22 ist eine seit>*lich zu der Bohrung 42 versetzte Bohrung 44 vorgesehen, die eine ortsfeste Stumäie-lwelle 46 aufnimmt, welche in eine zylindrische Kammer 48 hineinragt, die sich teilweise durch'die Mt-fe ά&τ Schraubenspindel 18 erstreckt. Die angetriebene Schraubenspindel 18 umfaßt als Verlängerung eine Lagerwelle 50, die durch ein Gleitlager 52' in einer Bohrung 54 im Gehäuseabschnitt 28 abgestützt wird. An der Welle 50 ist ein radial vergrößerter Abschnitt als Ölausgleichskolben 56 angeordnet. Der Kolben 56 kann von einem eigenem Element gebildet sein oder ein-" fach durch eine Vergrößerung des Durchmessers eines Abschnitts des Schaftes 50, der längs des Umfangs mit einer ringförmigen Dichtung oder Hülse 58 in Kontakt steht, welche in einer von einer Wand 62 umschlossenen Kammer 60 im Gehäuseabschnitt 28 vorgesehen ist. Eine zweite Kammer 64 nimmt das vorstehende Ende der Mutterschraubenspindel - Welle 38, welches

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dem Antriebsmotor 12 gegenüber liegt, auf. Dieser Teil der Welle 3$ weist eine Bohrung 66 in axialer Richtung mit geringem Durchmesser als Durchfluß auf und ist mit einer Versenkung 68 versehen. Ferner weist die Welle--38 einen an der Außenseite angeordneten Einschnitt 70 auf, der eine Schulter 72 bildet, gegen die ein zweiter Ausgleichskolben "7k anliegt, der eine etwas größere Endfläche als der Ausgleichskolben 56 aufweist, der an der Welle 50 der Schraubenspindel l8 angeordnet ist. Eine ringförmige Dichtung oder Hülse 76 ist zwischen dem äußeren Umfang des Ausgleichskolbens Ik und einer Wand. 73 des Gehäuseabschnitts 28 innerhalb der Kammer 6k vorgesehen. Die Welle 38 wirkt mit einer Olpumpenanordnung 78 zusammen, bei der es sich beispielsweise um eine übliche gekapselte Getriebepumpe handeln kann. Eine derartige Pumpe besteht im wesentlichen aus einem Stator 80, der einen drehbaren,angetriebenen Läufer 82 aufnimmt, der durch eine Druckfeder Sk vorgespannt im engenKorfakt mit einer festen Endplatte 86 steht, die sich über den Gehäuseabschnitt 28 erstreckt und diesen abdichtet. Die Endplatte 86 ist mit einzelnen Durchflußkanälen versehen, die den Eintritt und Austritt des Öls zu und von Räumen 88 zwischen den Zähnen des Läufers und des Stators für die Druckerzeugung und das Ausfließen ermöglichen. Die Ölpumpe 78 arbeitet als ein Element innerhalb des Schmierungs- und hydrodynamischen Drucklagersystems des Schraubenverdichters 1O.

Das Öl innerhalb eines Querdurchlasses 90 der Endplatte 86 fließt durch rechtwinklige Einlaßkanäle 92 in die Pumpe und bewegt sich zwischen dem inneren Läufer 82 und dem äußeren, feststehenden Stator 80 und wird hierbei für das Ausfließen durch einen Auslaßkanal 9^ in einen rechtwinkligen Durchlaß 96 verdichtet, der innerhalb der Endplatte 86 und ausgefluchtet mit dem Durchlaß 90, jedoch von diesem durch eine Wand 98 getrennt, angeordnet ist. Seitlich von dem Auslaßkanal 9^ ist ein Kanal 100 vorgesehen, der mit

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der Mittellinie des Stators 80 fluchtet und durch den sich eine Röhre 102 erstreckt, die zur Stützung des Stators 80 dient. Durch einen weiteren Kanal 104 strömt gepumptes 01 in die verhältnismäßig große Kammer 64, um die Fläche des Ausgleichskolbens fk der Mutters-chraubenspinriel l6 unter Druck zu setzen. Eine Wand 106, die die Kammern 60 und 64 voneinander trennt, ist mit einer oder mehreren Offnungen 75 versehen, durch die das unter hohem Druck stehende 01 in die Kammer 60 eintritt und auf die Fläche des Ausgleichskolbens 56 der Schraubenspindel l8 aufprallt.

Das unter Druck stehende Öl bewegt sich axial durch die Getriebepumpe 78 durch nicht dargestellte Durchführungen am Ende der Röhre 1O2 und gelangt in die durch die Versenkung 68 im Schaft 38 gebildete Kammer, welche die Druckfeder aufnimmt und von dort aus in die Bohrung, 66 mit geringem Durchmesser. Das Öl fließt dann weiter durch die Mitte der Mutterschraubenspindel l6 und kreuzt ein rechtwinklig dazu gebohrtes Loch bzw. Durchführung 110 (vgl. Fig. 2), welche mit einem ringförmigen Raum 112 zwischen den Gleitlagern 40 fluchtet. Die Endplatte 22 ist mit einem schrägen Öldurchflußkajial 114 versehen, der den Raum 112 kreuzt und das unter Druck stehende Öl zu der feststehenden Stummelwelle 46 leitet, welche die angetriebene Schraubenspindel 18 abstützt. In der Stumme!welle 46 ist eine axiale Bohrung II6 vorgesehen, die sich über eine Ausfluß-Endfläche II8 der Schraubenspindel l8 erstreckt, wobei die Bohrung II6 an ihrem nach' außen gewandten Ende durch einen Gewindestopfen 120 verschlossen ist. Eine quer verlaufende Bohrung 122 schneidet die axiale Bohrung II6 und verbindet den schrägen Durchflußkanal 114 mit der Bohrung II6. Nahe dem inneren Ende der Bohrung II6 ist eine Vielzahl von radialen Durchführungen 124 vorgesehen, die sich gegen den Umfang der feststehenden Stummelwelle 46 öffnen, wobei die radialen Durchführungen 124 mit kleinen Öffnungen 126 innerhalb

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eines Gleitlagers 128 fluchten, das an der Schraubenspindel 18 befestigt ist. Das Gleitlager 128 ist in einer Versenkung 130 der angetriebenen Schraubenspindel 18 angeordnet. Die Tiefe der Bohrung 48 in der Schraubenspindel l8 ist größer als die Länge der feststehenden Stummelwelle 46, die über die Endplatte 22 hinausragt und diese abstützt. Di'e Schraubenspindel 18 weist einen ringförmigen Einschnitt 1)2 auf, der umfangsmäßig mit einer Anzahl der Offnungen 126 innerhalb des Gleitlagers 128 und den radialen Bohrungen 124 eier Welle 46 fluchtet, so daß das unter Druck stehende Öl längs eines kreisringformigen Wegs innerhalb des Inneren der Schraubenspindel l8 verteilt wird. Zur Schaffung eines hydrodynamischen Hochdrucklagersystems zwischen der Endfläche II8 der Schraubenspindel 18 und einer Druckfläche 134 der Endplatte 22 vorzugsweise für jede hervorstehende Schraubenfläche bzw. jeden Lappei I36 an dessen Endfläche Ii8 ist ein Paar von flachen Einkerbungen oder Nuten I38 und 140 vorgesehen, die sich im wesentlichen radial und zueinander geneigt erstrecken. Die Nut I38 verläuft nahezu über die volle Endstrecke von dem Umfang der Versenkung I30 nächst .der Stummel— welle 46 zu der äußeren Umfangskante der Schraubenspindel 18, während die Nut l40 etwa in der Nähe des Endpunkts der Nut 138 beginnt und sich nach außen gegen den Ürafangsrand der Schraubenfläche I36 erstreckt, jedoch nicht parallel zu der Nut I38 verläuft und in bezug auf diese geneigt ist. Die innen liegenden Enden jeder der Nuten I38 und l40 stehen in Verbindung mit dem ringförmigen Einschnitt 132 innerhalb der Versenkung t30- der Schraubenspindel 18 mittels radial geneigter Kanäle 142 und 144. Dadurch ist es möglich, da» unter hohem Druck stehende Öl zu der Druckfläche 134 der Endplatte 22 zu leiten, wodurch eine hydrodynamische Öllagerung zwischen der Endfläche HO jeder Schraubenfläche 136 der Schraubenspindel und der Endplatte 22 geschaffen wird.

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In Verbindung mit der Mutterschraubenspindel 16 wird eine hydrodynamische Drucklagerung zwischen einer Ausfliaß-Bnd»- fläche IW und der Druckfläche 13% der Endplatte in ähnlicher Weise wie voranstehend beschrieben ©rhalten» Dazu wird Bezug genommen auf Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 2, aus denen ersichtlich ist, daß radial geneigte Kanäle IkQ mit kleinem Durchmesser die axiale Bohrung 66 der Welle 38 mit dem innen liegenden Ende jeder flachsn Nut I50 verbinden, welche an jeder Schraubenendfläche 1^6 der Mütterschraubenspindel 16 angeordnet sind. Die radiale Nut I50 erstreckt sich im wesentlichen parallel zu ihrer radial hervorstehenden Schraubenfläche bzw. einem Lappen 152 der Mutterschraübenspindel 16. Im allgemeinen erstreckt sich die Nut I50 über die volle radiale Ausdehnung der Schraubenendfläche 1^6 und ist mit einem sehr flachen Teil an ihrem außen liegenden Ende versehen.

Bei dem Lagerungssystem des Gegenstandes der Erfindung finden vorteilhafterweise billige Gleitlager für die Aufnahme von Radialkräften und hydrodynamische Drucklager für die Absorption der entstehenden axialen Druckkräfte Anwendung. Der Verdichter arbeitet mit vertikaler, horizontaler oder in einem beliebigen Winkel zu der Horizontalen ausgerichteter Achse, wobei das anfallende Öl durch den Durchlaß 90 der Abschlußplatte 86 angesaugt wird, in die Betriebepumpe 78 durch den Einlaßkanal 92 gelangt und aus -- dieser durch den Auslaßkanal 9^ innerhalb der Abschlußplatte 86 mit hohem Druck in den Durchlaß 96 ausströmt. Ein Teil des Öls tritt in die Kammern 60 und 6h ein und beaufschlagt die Endflächen der Ausgleichskolben 56 und fh. Der-Öldruck erfolgt in der Sichtung von links, nach rec-hts, so daß die beweglichen Teile nach rechts verschoben werden, gegen die Ausflußseite der Arbeitskammer 25 des Schraubenverdichters, in der die ineinander greifenden Spindeln 16 und 18 angeordnet sind.

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Der in der Zeichnung nicht dargestellte Einlaßkanal des Arbeitsmediums zu dem Schraubenverdichter liegt nahe der linksgängigen Endflächen der Spindeln, während der Ausflußkanal nahe der rechtsgängigen Endflächen 118 und 146 der Schraubenspindel 18 bzw. der Mutterschraubenspindel 16 angeordnet ist. Wenn der Eingangsdruck des Arbeitsmediums auf die rechtsgängigen Endflächen der Ausgleichskolben 56 und 74 einwirkt, dreht der Öldruck die beiden Spindeln rechts herum so daß der Spalt zwischen den rechtsgängigen Enden der Spindeln und der Druckfläche 134 der Abschlußplatte 22 verringert wird. Da auf die Schraubenspindel 18 ein geringerer Druck als auf die Mutterschraubenspindel ausgeübt wird, ist die Oberfläche des Ausgleichskolbens kleiner gehalten als diejenige des Ausgleichkolbens 74. Der Ausströmgasdruck wirkt auf die rechtsgängigen Enden sowohl der Schraubenspindel als auch der Mutterschraubenspindel und auf die Wellen derselben ein, was selbstverständlich durch den hohen Öldruck überkompensiert wird, der auf die gegenüberliegenden Enden der Wellen und auf die Ausgleichskolben ausgeübt wird.

Ferner wird ein Ansaugdruck auf die linksgängigen Enden der Schraubenspindel und der Mutterschraubenspindel ausgeübt und es soll ein ausreichender Öldruck innerhalb der Kammern 60 und 64 sichergestellt werden,'um den Druck infolge der Gaskompression und der Reaktionskräfte zwischen den Spindeln 16 und 18 zu überwinden und die rechtsgängigen Endflächen der Spindeln 16 und 18 gegen die Druckfläche der Abschlußplatte 22 anliegen zu lassen. Es ist dabei wesentlich, daß möglichst kein Öl von den Kammern60 und 64 zu der Einlaßseite der Spindeln übertritt, da dadurch das Fassungsvermögen des Verdichters herabgesetzt wird, ohne dabei einen Vorteil zu erzielen. Der Einfluß des an Kühlmitteln reichen Öls auf das Fassungsvermögens des Verdichters muß möglichst klein gehalten werden. Gl das durch die Dichtungen 58 und 76 an

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den Umfangen der Ausgleichskolben 56 und 74 durchsickert, gelangt durch eine nicht, dargestellte Durchführung in einen Raum, der weder mit der Einlaß- noch mit der Auslaßdruckseite in Verbindung steht. Durch Kanäle 75» 77 und 79 gelangt das Öl zu den Lagern für die Wellen 38 und 5O· Von besonderer Wichtigkeit ist die Tatsache, daß das unter hohem Druck ausströmende Öl durch die Mitte der Getriebepumpe 78 geleitet wird und innerhalb der axialen Bohrung in der Mitte der Mutterschraubenspinde1 l6 strömt, wobei ein Teil durch vielfache geneigte radiale Durchgänge 148 austritt, um einen hydrodynamischen dünnen Lagerfilm in Verbindung mit den radialen Nuten I50 zu bilden, die an jeder der Sehraubenflachen 152 der Mutterschraubenspindel l6 vorgesehen sind. Die Schraubenspindel l6 beginnt links umzulaufen und von der Druckfläche 134 der Abschlußplatte um einen Abstand - der durch die Größe fder axialen Druckkraft auf die Schraubenspindel und durch die Durch— flußrate des unter Drück stehenden Öls, welches den hydrodynamischen dünnen. Öllagerfilm in diesem Punkt bildet, bestimmt wird. Im allgemeinen sind axiale Schraubenverdichter während des Inlaufens unbelastet, so daß an dieser Stelle nur sehr geringe Abrieb auftritt und der hydrodynamische Dünnölfilm in kürzester Zeit nach dem Inbetriebgehen der Getriebepumpe 78 gebildet wird. Öl unter hohem Druck fließt ,durch dem radialen Kanal 110 und den geneigten Kanal Il4 zu der feststehenden Stummelwelle 46, wo es durch die Kanäle 122, II6 und 124 auf den ringförmigen Einschnitt in der mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Schraubenspindel verteilt wird. Von hier fließt das Öl zu jeder Schraubenfläche über die geneigten Kanäle 142 und 144 zu den paarweiaen Nuten 138 und l40 an jeder Endschraubenfläche der Schraubenmutter 18, um einen hydrodynamischen dünnen Flüssigkeitslagerfilm zwischen der Endfläche II8 der Spindel und der Druckfläche 1₃4 der Abschlußplatte 22 zu bilden. Auf jeden

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Fair wirkt die hydrodynamische Lagerung, die an dem Ausflußende der Spindel gebildet wird, gegen die Druckdifferenz; über die Ausgleichskolben 58 und 7k, die dazu bestimmt sind für einen Überausgleich der Belastung zu sorgen und eine Kraft bewirken, die einen minimalen Endabstand zwischen den Endflächen der mit großer Geschwindigkeit umlaufenden Spindeln und der Abschlußplatte 22 herstellt. Etwas unter hohem Druck stehendes Öl sickeVt in axialer Richtung zwischen dem Gleitlager ^O und dem rechtsgängigen Teil der Welle 38 der hydrodynamischen Lagerung, die zu der Mutterschraubenspindel l6 gehört, hindurch, während in ähnlicher Weise geringe Sickerverluste in der entgegengesetzten Richtung längs dem Gleitlager I30 auftreten, welches die Stummelwelle k6 umgibt und die Mutterschraubenspindel 18 abstützt.

Es ist ersichtlich, daß das System der vorliegenden Erfindung eine vereinfachte Lagerungsanordnung unter Verwendung von Gleitlagern, die mit hydrodynamischen Drucklagern zusammen — arbeiten, darstellt, das besonders für einen Drehschraubenverdichter mit einer Mutterschraubenspindel geeignet ist. Die Vorrichtung ist dafür ausgelegt große Druckkraft®, die durch die Schraubenspindel .erzeugt werdei,aufzunehmen, wobei die Drucklager eine sehr lange Lebensdauer aufweisen, da kein Kontakt zwischen den bewegten Teilen im Anschluß an den Start erfolgt.

Ansprüche :

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Claims

- 15 Ansprüche

1. Schraubenverdichter mit ineinander greifenden Spindeln, die auf zueinander parallelen Achsen und an einer Seite einer,feststehenden Druckfläche zum Verdichten eines dazwischen strömenden Arbeitsmediums angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mutterschraubenspindel (16) längs ihrer Welle (38) durch Gleitlager (kO) und eine mitgenommene Spindel (18) längs einer Lagerwelle (50), die eine Verlängerung der Spindel (l8) bildet, durch weitere Gleitlager (52) gelagert sind, wobei eine ülpumpenänordnung (78) durch eine axiale Bohrung (66) der Welle (38) Öl unter hohem Druck zwischen die Endflächen (II8 bzw. IA6) der Schraubenspindeln (l8 bzw. 16) und einer gegenüberliegenden Druckfläche (134) der Endplatte (22) fördert, um ein hydrodynamisches Hochdrucklagersystem zur Vermeidung eines j'ontakts zwischen diesen Teilen jährend des Betriebs aufzubauen.

2. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch g e ke nnze i ebne t , daß¹ jede hervorstehende Schraubenfläche (I36) der Schraubenspindel (II8) ein Paar von Nuten (I38, l40) aufweist, die im wesentlichen radial und zueinander geneigt verlaufen, wobei die erste Nut (I38) sich nahezu von dem Umfang einer Stummelwelle (4t6) zu der äußeren Umfangskante der Schraubenspindel (18) er streckt, während die zweite Nut (IAO) etwa in Nähe des Endpunkts der ersten Nut (1^0) beginnend nach außen gegen die Umfangskante der Schraubenfläche (!36) gerichtet ist.

3· Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innen liegenden Enden der Nuten ( I38, l'iO) über Kanäle (1^2, lhk)

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mit einem ringförmigen Einschnitt (132) in einer Versenkung (130) der Schraubenspindel (18) in Verbindung stehen.

Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch g e kennze ichne t , daß jede Schraubenfläche (I52) der Mutterschraubenspindel (16) mit einer Nut (15°) versehen ist, die parallel zu der radial hervorstehenden Schraubenfläche (I52) verläuft, an einer Schraubenendfläche (146) derselben angeordnet ist und sich in etwa über die volle radiale Ausdehnung der Schraubenendfläche (1^6) erstreckt, wobei das außenliegende Ende der Nut (I50) als flacher Teil ausgebildet ist.

Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1 und k , dadurch gekennzeichnet, daß radial nach außen verlaufende, zur Horizontalen geneigte Kanäle (148) geringen Durchmessers die-axiale Bohrung (66) der Welle (38) der Mutterspindel (16) mit den innen liegenden Enden der Nuten (I50) verbinden.

Schraubenverdichter nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet , daß die Olpumpenanordnung (78) in einem unteren Gehäuseabschnitt (28) des Schraubenverdichters (10) eine Getriebepumpe (76) umfaßt, deren Stator (SO) einen drehbaren Läufer (82) aufnimmt, der durch eine Druckfeder (84) vorgespannt im Druckkontakt mit einer den Gehäuseabschnitt (28) abschließenden Endplatte (86) steht.

Schraubenverdichter nach den Ansprachen 1 und 6, d a durch gekennzeichnet, daß die Endplatte (86) einen Querdurchlaß (90) mit rechtwinkligen Einlaßkanälen (92) und einen Auslaßkanal (94) aufweist, der in einen rechtwinkligen Durchlaß (96) übergeht, der mit dem Querdurchlaß (90) fluchtet und durch eine Wand (98) von diesem getrennt ist.

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8. Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1, 6 und 7 « dadurch gekennzeichnet, daß seitlich vom Auslaßkanal (94) ein Kanal (100) mit einer Röhre (102) zur Stützung des Stators (80) in der Mittellinie des^-selben angeordnet ist, und daß durch einen - weiteren Kanal (104) unter Druck stehendes Öl in eine Kammer (64), die das vorstehende Ende der Welle (38) der Mutterschraubenspindel (16) aufnimmt, strömt, um einen Kolben (74) der Mutterschraubenspindel (l6) mit Druck zu beaufschlagen.

9· Schraubenverdichter nach" den Ansprüchen 1, 6 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (38) einen Einschnitt (70) aufweist, der eine Schulter (72) bildet, gegen die der Kolben (74) anliegt, den eine Dichtung (76) gegen eine Wand (73) der Kammer (64) abdichtet. »

10. Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1, 6 bis 9 » dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (102) in eine Versenkung (68) der Welle (38) mündet, welche die Druckfeder (84) aufnimmt und an welche die axiale Bohrung (66) der Welle (38) anschließt.

11. Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1, 6 bis 10, dadurch g ekfennze ichne t , daß die Gleitlager (40) der Welle (38) der Mutterschraubenspindel (18) in einer ersten Bohrung (42) einer Druckplatte (22) befestigt sind, welche zwischen den Gehäuseäbschnitten (20, 24) des Schraubenverdichters (10) angeordnet ist und eine seitlich zur ersten Bohrung versetzte zweite Bohrung(44) aufweist.

12. Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1, 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bohrung (44) eine Stummelwelle (46) aufnimmt, diö

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in eine Kammer (48) hineinragt, welche sich teilweise durch die Mitte der Schraubenspindel ( lS) erstreckt.

13. Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerwelle (50) der Schraubenspindel (18) in einer Bohrung

_a (54) des Gehäuseabschnitts (28) durch ein Gleitlager (52) abgestützt ist und einen radial vergrößerten Abschnitt als Kolben (56) aufweist, der längs des Umfang« über eine Dichtung (58) gegen eine Wand (62) der Kammer. (60) abgedichtet ist.

14. Schraubenverdichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichne t , daß der Kolben (56) als eigenes Element ausgebildet und auf der Lagerwelle (50) aufgebracht ist.

15· Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1,8, 9 und 131 dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (60) durch einen nahe der Endplatte (86) angeordneten Kanal (108) mit der Kammer (64) in Verbindung steht.

16. Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1, 8, 9i 1) und 15» dadurch gekennzeichnet, daß in einer die Kammern (60 und 64) trennenden Wand (IO6) ein oder mehrere Kanäle (75) vorgesehen sind, durch die das unter hohem Druck stehende Öl aus der einen Kammer (64) in die andere Kammer (60) übertritt, um den Kolben (56) der Schraubenspindel (l8) mit Druck zu beaufschlagen.

Ι?· Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1.bis l6, d a durch gekennzeichnet, daß die axiale Bohrung (66) der Welle (38) in eine dazu rechtwinklig angeordnete Durchführung (HO) einmündet, welche sich beidseitig zu einem ringförmigen Raum (112) zwischen den

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Gleitlagern (40) hin öffnet, welcher auf der einen Seite in einen schräg verlaufenden Dtirchlaßkanal (114) übergeht, der sich in Richtung auf die Stummelwelle (46) erstreckt. . _

lB. Schraubenverdichter nach Anspruch 17? dadurch gekennze ichn'e t , daß in der Stummelwelle (46) eine axiale Bohrung (-116) vorgesehen ist, die sich über die Endfläche (ll8) der Schraubenspindel (l8 ) . hinaus erstreckt! und sich mit einer quer verlaufenden Bohrung (122) kreuzt, welche den Durchflußkanal (Il4) mit der axialen Bohrung (116) verbindet.

19. Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß

- das nach außen gewandte Ende der Bohrung '(II6) mit einem Gewindestopfen (120) abgeschlossen ist und nahe dem ' . innen liegenden Ende der Bohrung (Ho) ra,dial@ nach ataßen gerichtete Durchführungen (124) sum Umfang der Stummel» welle (46) aufweist, die über kleine Öffnungen (126) innerhalb eines Gleitlagers (128) der Stumme!welle (%6) mit dem Einschnitt (132) der Schraubenspindel (18) in Verbindung stehen.

20. Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1 bis .19» dadurch -gekennzeichnet, daß ein elektrischer Antriebsmotor (12) an der Auelaßseite des Schraubenverdichters (10) angeordnet ist, dessen Läufer (32) an einer Stelle (34) mit einer Motorwelle (36), welche die Welle (38) der Mutters chraubenepindel.

(18) verlängert, verkeilt ist und dessen Stator (27) konzentrisch zu dem Läufer (32) angeordnet ist und mit der Statorwicklung teilweise, die Welle (38) der Mutterspindel (l8) umgibt, wobei der Stator (27) zur Verkürzung der axialen Baulänge des Schraubenverdichters

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(10) mit einer in geringem Abstand zu dem äußeren Ende der Stummelwelle (46) verlaufenden Ebene abschließt.

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