DE2422314A1

DE2422314A1 - Oelabgedichteter umlaufverdichter

Info

Publication number: DE2422314A1
Application number: DE2422314A
Authority: DE
Inventors: Henryk Wycliffe
Original assignee: British Oxigen Ltd
Current assignee: BOC Group Ltd
Priority date: 1973-05-09
Filing date: 1974-05-08
Publication date: 1974-11-28
Also published as: FR2228965B1; DE2422314C2; FR2228965A1; GB1425193A; AU6880174A; US3936238A; IT1012156B

Description

PATH NTAN-WAX.T

DIPL·. ING. B. HOLZEK AUGSBURG

PHILIPPINE-WELSER-SXHASSE 14

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w, 673

Augsburg, den 8. Mai 1974

The British Oxygen Company Limited, Hammersmith House, London W6 9DX, England

ölabgedichteter Umlaufverdichter

Die Erfindung betrifft einen ölabgedichteten Umlaufverdichter mit einem, in einer Verdichterkammer angeordneten Rotor, wobei die Verdichterkammer in einem als ölsumpf dienendem, abgedichteten Gehäuse mit akustisch dichten Wandungen angeordnet ist und die Verdichterkammerwandungen

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einen Abstand von den jeweils benachbarten Gehäusewandungen aufweisen.

Dabei handelt es sich hauptsächlich, jedoch nicht ausschließlich um einen Gasverdichter einer Bauart mit verschiebbaren Verdichterflügeln,

Unter dem Ausdruck "Verdichter" ist nachstehend sowohl eine Vorrichtung, welche Gas von Atmosphärendruck auf überdruck verdichtet, als auch eine gewöhnlich als Vakuumpumpe bezeichnete Vorrichtung zu verstehen, welche Gae von Unterdruck auf Atmosphärendruck verdichtet.

Eine der Hauptgeräuschursachen eines Umlaufverdichters sind die Schwingungen, die infolge der schnellen Drehung des Rotors, infolge des hydraulischen Stosses im Dichtöl usw, auf die Wandungen der Verdichterkammer übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ölabgedichteten Umlaufverdichter der eingangs dargelegten Art im Sinne einer Geräuschverminderung zu verbessern.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein solcher Verdichter gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,

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daß in dem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und der Verdichterkammer mindestens ein Schwingungsdämpfungskörper aus Gummi oder ähnlichem elastomerischem Werkstoff mit guter Schwingungsdämpfung angeordnet ist, welcher die Verdichterkammer im Gehäuse hält und fixiert und an der Durchführungsstelle der Verdichterantriebswelle eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Verdichterkammer herstellt»

Die Erfindung beinhaltet also einen Umlaufverdichter, bei welchem im Betrieb erzeugte Schallschwingungen absorbiert werden, bevor sie zu den äußeren Verdichterwandungen gelangen und Geräusche erzeugen können.

Geräuscharme Vakuumpumpen und andere Verdichter sind insbesondere für Krankenhäuser und Lehranstalten wichtig, bei denen der Geräuschpegel auf einem möglichst niedrigen Wert gehalten werden soll.

Bevorzugte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung bilden Gegenstand der Unteransprüche,

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben« Es stellen dar:

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Fig« 1 einen Axialschnitt durch einen

Verdichter nach der Erfindung, bei welchem es sich um eine mit einem Elektromotor gekuppelte Vakuumpumpe mit verschiebbaren Rotorflügeln handelt,

Pig, 2 einen Schnitt entlang der

Ebene H-II in Pig, I,

Pig» 3 einen Schnitt entlang der

Ebene HI-III in Fig, I₉

Pig, 4 einen Schnitt entlang der

Ebene IV-IV in Fig. 2, und

Fig« 5 einen Ausschnitt, der die

Befestigung der Verdichterkainmer am Gehäuse zeigt.

In den Zeichnungen sind gleiche Teile jeweils in sämtlichen Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Der Rotor 2 der dargestellten Pumpe weist zwei einander diametral gegenüberliegende Flügel 4 auf und ist

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innerhalb einer exzentrischen Verdichterkammer 6 angeordnet, die in einem Teil 8 gebildet ist. Das Teil 8 ist im Inneren eines Gehäuses 10 angeordnet, welches aus einem becherförmigen Teil 12 und einer Stirnwandung 14 besteht. Die Stirnwandung besitzt einen rohrförmigen, nach innen ragenden Vorsprung 16, der in einem Ringflansch 18 endigt. Zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen des Flansches 18 und des Teils 8 ist ein Schwingungsdämpfer aus Gummi oder ähnlichem elastomerischem Werkstoff vorgesehen. Obwohl der Schwingungsdämpfer 20 so gezeichnet ist, als ob er ebene, mit den benachbarten Metallteilen auf einem verhältnismäßig großen Flächenbereich in Berührung stehende Flächen besitze, sind die Berührungsflächen in der Praxis so ausgebildet, daß die tatsächliche Berührungsfläche so klein wie möglich ist und zwischen dem Schwingungsdämpfer 20 und den benachbarten Metallflächen Lufttaschen verbleiben. Diese Lufttaschen tragen zur Schwingungsdämpfung bei, indem sie den Schwingungsdämpfer 20 schwammig machen, so daß vom Teil 8 auf die eine Stirnfläche des Schwingungsdämpfers übertragene Schwingungen im wesentlichen sämtlich im Inneren des Schwingungsdämpfers 20 absorbiert werden, ohne mechanisch zu der mit dem Flansch 18 in Berührung stehenden Stirnfläche übertragen zu werden.

Die Hauptflächen des Schwingungsdämpfers 20 können

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auch mit Plächenvorsprungen versehen sein, die eine Verzahnung mit den benachbarten Teilen der Pumpe ermöglichen, so daß das Teil 8 beim Zusammenbau der Pumpe die richtige Lage einnimmt» Diese Flächenvorsprünge sind der Übersichtlichkeit halber aus den Zeichnungen weggelassen·

Eine Wandung der Kammer 6 ist durch eine Stirnplatte gebildet, die mittels Schrauben 2k am Teil 8 befestigt ist. Der Becher 12 ist gasdicht an der Stirnwandung l4 befestigt, indem eine Dichtung 25 aus Gummi oder anderem geeignetem Werkstoff, der nicht von dem zum Schmieren und Abdichten der Vakuumpumpe verwendeten öl angegriffen wird, zwischengelegt ist. Das Innnere des Gehäuses 10 wirkt sowohl als Sammelkammer für den ölnebel als auch als ölsumpf für das öl, welches mit Hilfe nicht dargestellter Mittel kontinuierlich in gewünschter Menge in das Innere der Kammer 6 eingeleitet und während des Pumpenbetriebes daraus wieder herausbefördert wird und in den ölsumpf zurückfließt. Der obere ölpegel ist bei angedeutet und durch die Lag einer öleinfüllschraube im Becher 12 bestimmte Zur Verminderung der Schwingungaübertragung durch das öl wird der ölpegel niedrig gehalten. Gewünschtenfalls kann das öl aus dem Inneren des Gehäuses durch eine Ölablaßschraube 30 abgelassen werden.

Vom Rotor 2 ragt eine Antriebswelle 32 weg, die mit

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Wellendichtungen 34 und einer zusätzlichen akustischen Isolation 36 versehen ist, welch letztere mittels einer Scheibe 38 und eines Klemmrings 40 in ihrer Lage gehalten wird« Das freie Ende der Antriebswelle 32 ist über eine flexible Kupplung 46 mit der Welle 42 einee Elektromotors gekuppelt« Die flexible Kupplung 46 gehört vorzugsweise einer Bauart an, bei welcher zur Drehmomentübertragung aummi oder andere Elastomere Anwendung findet, so daß eine übertragung von Schwingungen mit im Hörbereich liegenden Frequenzen durch die Kupplung verhindert wird« Die Kupplung kann zwei jeweils starr auf den beiden Wellen befestigte Kreuzscheiben 48 aufweisen, die jeweils zwei Flächenvorsprünge aufweisen« Die beiden Flächenvorsprünge der Kreuzscheiben umgreifen ein kreuzförmiges Kupplungsteil aus Gummi oder einem anderen elastomerisehern Werkstoff, Alternativ dazu können an den beiden Wellen Flansche befestigt sein, zwischen denen ein zylindrisches elastomerisches Teil angeordnet ist, dessen beide Stirnflächen mit den Flanschflächen verbunden sind« Die Kupplung ist so ausgebildet, daß sie zwar ein Drehmoment übertragen kann, aber sowohl axiale Schwingungen als auch Drehschwingungen der Welle 32 relativ zur Welle 42 absorbiert.

Zwischen den einander gegenüberliegenden zylindrischen Wandungsflächen der Stirnwandung 14 und des Teils 8 ist

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ein O-Ring 52 angeordnet. Der O-Ring 52 dient außer zur Zentrierung des Teils 8 in dem vom Ansatz l6 begrenzten Ringraum auch als akustische Isolation«

Von der Außenseite der Stirnwandung 14 steht ein umgebogener Ansatz 54 ab. Wie am besten aus Pig· 2 ersichtlich ist, umgibt der Ansatz 54 den größten Teil der Kupplung 56 und erfüllt zwei Hauptaufgaben Die eine Hauptaufgabe ist die Abschirmung der sich drehenden Wellen und 32 und der Kupplung 46 gegen versehentliche Berührung mit der Kleidung oder mit Körperteilen von mit der Vakuumpumpe 8 arbeitenden Personen, Die andere Hauptaufgabe ist die Dämpfung von Geräuschen, die trotz der getroffenen Geräuschdämpfungsmaßnahmen aus der Vakuumpumpe herausgelangen· Die Verdichterantriebwelle bildet eine wahrscheinliche Quelle für solche Geräusche, da sie durch die akustisch dichte Wandung des Gehäuses hindurchgeführt und unmittelbar mit dem Rotor verbunden ist und daher durch diesen in Schwingungen versetzt ist_e Die Dämpfung ist besser, wenn der Ansatz 54 die Kupplung vollständig umgibt, jedoch ist sie wegen der Gefahr einer überhitzung des Motors 44 nicht immer möglich. Aus diesem Grund kann ein Teil des Ansatzes zwecks Bildung eines Kühllufteinlasses ausgeschnitten sein, so daß Luft in das Innere des Motors 44 hineinströmen kann. Trotzdem wird wegen der

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Anordnung des Ausschnitts irgendwelches aus dem Inneren der Vakuumpumpe kommendes Geräusch nach unten zum Boden oder zur Oberfläche des die Vakuumpumpe und den Antriebsmotor tragenden Sockels geleitet und absorbiert, anstatt unmittelbar zu den Ohren des Personals zu gelangen. Es ist auch möglich, die Innenwandungen des Ansatzes mit schallabsorbierendem Werkstoff auszukleiden, um den Austritt von reflektierten Geräuschen durch den Ausschnitt an der Unterseite zu verringern.

Es können auch noch andere, nicht dargestellte Verfahren zur akustischen Isolation der Welle Anwendung finden. Beispielsweise können die Welle und die flexible Kupplung in einen Mantel aus Filz oder ähnlichem geräuschabsorbierendem Werkstoff eingeschlossen sein, der so angeordnet ist, daß trotzdem noch der notwendige Kühlluftstrom in das Innere des Elektromotors gelangen kann. Alternativ dazu kann das Gehäuse 10 so gestaltet sein, daß die flexible Kupplung innerhalb des Gehäuses liegt und die öldichtungen und Schwingungsdämpfer anstatt auf der Verdichterantriebswelle 32 auf der Welle 42 angeordnet sind.

Gemäß Fig. 2 trägt der Ansatz 54 auch einen Einlaß für das zu fördernde Gas, einen Auslaß für das aus der

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Pumpe ausgestoßene Gas und einen Ausglexchsknopf 60, welcher dazu dient, Luft in gesteuertem Maße zu Gasausgleichszwecken in die Pumpenkammer hineinlecken zu lassen.

Normalerweise bestehen die Stirnwandung 14 des Gehäuses und das Teil 8 der Pumpenkammer aus Metall« Um zu verhindern, daß Schwingungen vom Teil 8 auf die äußeren Teile der Pumpe übertragen werden, ist es wichtig, daß keine unmittelbare Metall-Metall-Verbindung vorhanden ist, entlang welcher sich Schwingungen ausbreiten können. Dies widerspricht jedoch der Forderung, daß die Wandungen der Kanäle, durch welche Gas zur Pumpenkammer strömt, kontinuierlich sein müssen«

Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit, wie diesen beiden Forderungen entsprochen werden kann, Fig. 4 stellt einen Schnitt entlang des Gaseinlaßkanals dar; für den Gasausgleichskanal ist eine ähnliche Anordnung vorgesehen. Gemäß der Darstellung führt der Gaseinlaß 56 in einen Kanal 62, der in einem verdickten Bereich 64 des Ansatzes 54 gebildet ist. Der Kanal 62 ist im wesentlichen koaxial mit einem ähnlichen Kanal 66 im Teil 8 und die beiden Kanäle stehen miteinander durch einen sich durch den Schwingungsdämpfer 20 hindurch erstreckenden Verbindungskanal 58 in Verbindung, Der Schwingungsdämpfer 20

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bildet sowohl eine gasdichte Verbindung zwischen den beiden Enden der Kanäle 62 und 66 als auch eine Schwingungsisolation und verhindert zumindest in wesentlichem Maße, daß Schwingungen mit im Hörbereich liegenden Frequenzen aus dem Teil 8 zur Stirnwandung 14 und zu damit einstückig ausgebildeten Teilen übertragen werden· Innerhalb des Teils 8 steht der Kanal 66 mit der Pumpenkammer 6 in Verbindung, was daher nicht näher beschrieben wird.

Der Vollständigkeit halber ist in Fig. 3 der innere Aufbau der eigentlichen Vakuumpumpe dargestellt. Die meisten Teile erläutern sich in Verbindung mit der obigen Beschreibung von selbst. Die einzige bisher nicht erläuterte Komponente ist das Auslaßventil 70, Dieses Auslaßventil besteht aus einer Klappe 72 aus Gummi oder anderem elastomerischem Werkstoff und einer Anschlagplatte 72, welche die Biegemöglichkeit der Platte 72 so begrenzt, daß diese im Betrieb keine dauerhafte Verformung erleiden kann. Die Klappe 72 verschließt das äußere Ende eines Auslaßkanals im Teil 8, Im Betrieb der Pumpe wird ein Gemisch aus Gas und Vakuumöl durch den Kanal 76 und das Ventil 70 in das Innere des Gehäuses 10 geschwemmt, von wo aus das Gas durch den Auslaß 58 abgelassen wird und das öl in den ölsumpf zurückströmt.

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Gemäß Fig. 5 ist das Teil 8 mittels mehrerer Schrauben 77 am Gehäuse befestigt« Die Schrauben 77 ragen vom Teil 8 durch öffnungen 78 im Flansch 18 hindurch. Auf die Schrauben 77 sind Muttern 80 aufgeschraubt, die an metallenen ünterlagscheiben 82 anliegen« Beim Aufschrauben drängen die Muttern 80 das Teil 8 entlang der Achse der Welle 32 in Berührung mit dem Schwingungsdämpfer 20 und der O-Ringdichtung 52. Obwohl die Schrauben 77 auch verhindern, daß das Teil 8 von der Welle 32 mitgedreht wird, sind sie gegen eine direkte Berührung mit dem Flansch 18 durch Ansätze 84 des Schwingungsdämpfers 20 und durch Gummischeiben 86 unter den Metallscheiben 82 geschützt, so daß der dazwischen liegende Gummi die Schwingungen der Schrauben 77 absorbiert und eine übertragung auf den Flansch 18 und von da aus auf das übrige Gehäuse 10 verhindert. Alternativ dazu kann das Teil 8 über ein Polster aus elastomerischem Werkstoff gegen den Flansch 18 angedrückt werden, welches zwischen der Deckelplatte 22 und dem Gehäuse 10 angeordnet und zusammengepreßt ist.

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Claims

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Patentansprüche;

,(l.Jölabgedichteter Umlaufverdiehter mit einem in einer Verdichterkammer angeordneten Rotor, wobei die Verdichterkammer in einem als ölsumpf dienenden abgedichteten Gehäuse mit akustisch dichten Wandungen angeordnet ist und die Verdichterkammerwandungen einen Abstand von den jeweils benachbarten Gehäusewandungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse (10) und der Verdichterkammer (6, 8) mindestens ein Schwingungsdärapfungskörper (20) aus Gummi oder ähnlichem elastomerischem Werkstoff mit guter Schwingungsdämpfung angeordnet ist, welcher die Verdichterkammer im Gehäuse hält und fixiert und an der Durchführungsstelle der Verdichterantriebewelle (32) eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Verdichterkammer herstellt.
2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schwingungsdämpfungskörper (20) und den damit in Berührung stehenden Flächen der Verdichterkammer (6, 8) und des Gehäuses (10) jeweils Lufttaschen gebildet sind,
3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

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gekennzeichnet, daß die einander berührenden Flächen des Schwingungsdämpfungskörpers (20) und der Verdichterkammer (6, 8) jeweils einander entsprechende Flächen* vorsprünge zur genauen Positionierung des Schwingungsdämpfungskörpers mit Bezug auf die Verdichterkammer besitzen«
4, Verdichter nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander berührenden Flächen des Schwingungsdämpfungskörpers (20) und des Gehäuses (10) jeweils einander entsprechende Flächenvorsprünge zur genauen Positionierung des Schwingung»-' dämpfungskörpers mit Bezug auf das Gehäuse besitzen·
5· Verdichter nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichterantriebswelle (32) über eine flexible Kupplung (46) mit einer Motorwelle (42) gekuppelt ist und daß die Kupplung ein aus elastomerischem Werkstoff mit guten schwingungsdämpfungseigenschaften bestehendes Kupplungselement (50) aufweist«
6» Verdichter nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Kupplung innerhalb des Gehäuses ange-

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ordnet ist und daß die Motorwelle mittels einer Dichtung aus einem Werkstoff mit guten Schwingungsdämpfungseigenschaften gegen die benachbarte Wandung der Verdichterkammer abgedichtet ist,
7· Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Kupplung (46) außerhalb des Gehäuses (10) angeordnet ist und daß die Verdichterantriebswelle (32) mittels einer Dichtung aus Werkstoff mit guten Schwingungsdämpfungseigenschaften gegen die benachbarte Wandung der Verdichterkammer abgedichtet ist«
8, Verdichter nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Kupplung (46) mindestens teilweise von einer geräuschdämpfenden Wandung (54) umgeben ist«
9· Verdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Kupplung von einem Mantel umgeben ist«
10, Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Wandung (14) des Gehäuses (10), durch welche die Verdichterantriebs·

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welle (32) hindurchgeführt ist, einen einwärts ragenden rohrförmigen Ansatz (16) aufweist, der in einem Ringflansch (18) endigt, und daß der Schwingungsdämpfungskörper (20) zwischen diesem Ringflansch und der diesem gegenüberliegenden Wandung der Verdichterkammer (6, 8) angeordnet ist,
11. Verdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichterkammer (6, 8) mittels einer Anzahl von Schrauben (77) am Gehäuse (10) befestigt ist, welche von der Außenfläche der Verdichterkammer wegragen und durch Durchbrüche des Schwingungsdämpfungskörpers (20) und des Ringflansches (18) hindurchgeführt sind, und daß die auf die Schraubenenden aufgeschraubten Muttern (80) jeweils durch Unterlagscheiben (78) aus elastomerischem Werkstoff vom Ringflansch isoliert sind (Fig. 5)·
12« Verdichter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichterkammer (6, 8) einen rohrförmigen Ansatz aufweist, der in den rohrförmigen Ansatz (16) des Gehäuses (10, 14) hineinragt und daß zwischen diesen beiden rohrförmigen Ansätzen ein abstandhaltender und abdichtender O-Ring aus schwingungsdämpfendem Werkstoff angeordnet ist.

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13· Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Kanals, durch welchen Gas in die Verdichterkammer (6) gepumpt wird, auf einem Teil der Kanallänge vollständig aus schwingungsdämpfendem Werkstoff besteht,
14. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Kanals, durch welchen das beförderte Gas die Verdichterkammer (6) verläßt, auf einem Teil der Kanallänge vollständig aus schwingungsdämpfendem Werkstoff besteht.

15, Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle, durch welche Gas durch die Verdichterkammer hinein- bzw. aus dieser herausgelangt, jeweils durch den Schwingungsdämpfungskörper (20) hindurchführen und daß der Schwingungsdämpfungskörper jeweils auf dem entsprechenden Teil der Kanallänge die Kanalwandung bildet.

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