DE3013785A1 - Schrauben-arbeitsmaschine - Google Patents

Description

-G-

HITACHI, LTD.

5-1, Marunouchi, 1-chome, Chiyoda-ku,

Tokyo (Japan)

Schrauben-Arbeitsmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schrauben-Arbeitsmaschine, die üblicherweise als Gasverdichter zum Verdichten von Luft, gewöhnlichen Gasen, Kühlgas od. dgl, als Expansionsmaschine für Gase und als Flüssigkeitspumpe einsetzbar ist.

Schrauben-Arbeitsmaschinen wie Schrauben-Verdichter, -Expansionsmaschinen und -Pumpen sind allgemein bekannt. Eine solche Schrauben-Arbeitsmaschine umfaßt zwei Schraubenorgane, deren jedes eine auf einer Evolventenkurve gebildete spiralförmige Umhüllung auf einer Endplatte von dieser aufrecht wegverlaufend aufweist. Die Schraubenorgane sind einander gegenüberliegend angeordnet. Ein Rotations-Sperrelement, z. B. ein Oldham-Ring, ist zwischen den beiden Schraubenorganen angeordnet, so daß sich das eine Schraubenorgan nicht um die eigene Achse drehen kann, wenn es relativ zu dem anderen, ortsfesten Schraubenorgan auf einer Kreisbahn umläuft. Im mittleren Teil der Endplatte ist eine Hochdrucköffnung gebildet und stellt im Fall eines Verdichters oder einer Pumpe eine Auslaßöffnung dar, aus der ein Druckfluid

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gefördert wird. Im Fall einer Expansionsmaschine bildet die Hochdrucköffnung eine Fluid-Einlaßöffnung, durch die ein Hochdruckfluid in die Expansionsmaschine eingeleitet wird. Eine Niederdrucköffnung liegt an der radial äußeren Seite der Umhüllungen.

Im Betrieb wird Fluiddruck auf die Rückseite, d. h. die entgegengesetzte Seite der Umhüllung eines der Schraubenorgane ausgeübt, um eine Trennung der beiden Schraubenorgane in Axialrichtung voneinander zu verhindern. Die Kraft des zwischen den beiden Schraubenorganen eingeschlossenen Fluids beaufschlagt einen in Axial- oder Höhenerstreckungsrichtung mittig liegenden Punkt der Umhüllungen, wogegen eine andere Kraft eines der Schraubenorgane an einer Stelle beaufschlagt, die auf der der Umhüllung entgegengesetzten Seite liegt. Im Fall einer Pumpe oder eines Verdichters bewirkt diese andere Kraft das Umlaufen des einen Schraubenorgans, während Im Fall einer Expansionsmaschine diese andere Kraft die das eine Schraubenorgan beaufschlagende Last ist. Da die Beaufschlagungspunkte dieser beiden Kräfte voneinander beabstandet sind und diese Kräfte als angreifende Kraft und Gegenkraft wirken, erzeugen sie zusammen ein Moment, das das eine Schraubenorgan beaufschlagt, so daß ein örtlich begrenzter Teil des einen Schraubenorgans gegen das andere Schraubenorgan gedrückt wird. Damit erhöht sich die Verschleißgeschwindigkeit der Kontakt- oder Gleitflächen der beiden Schraubenorgane, und ferner erhöht sich der Energieverlust infolge von Reibung. Außerdem wird durch den ungleichmäßigen Kontakt zwischen den beiden Schraubenorganen die Dichtung zwischen der Saug- und der Druckseite sowie zwischen benachbarten Arbeitskammern beim Verdichtungshub vermindert.

Der Druck des zwischen beiden Schraubenorganen eingeschlossenen Fluids erzeugt ferner eine Kraft, die eine Trennung der Schraubenorgane in Axialrichtung bewirkt. In der

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US-PS 3 065 279 ist eine Schrauben-Maschine angegeben, die ein hydrodynamisches Axialdrucklager zur Aufnahme der vorgenannten Trennkraft aufweist. Dabei ist jedoch weder die örtliche Konzentration der zwischen den beiden Schraubenorganen erzeugten Druckkraft aufgezeigt, noch sind irgendwelche Maßnahmen zur Beseitigung des örtlichen oder ungleichmäßigen Kontaktdrucks zwischen den beiden Schraubenorganen angegeben.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Schrauben-Arbeitsmaschine, bei der die örtliche Konzentration der zwischen dem umlaufenden und dem ortsfesten Schraubenorgan erzeugten axialen Druckkraft verhindert wird, wodurch eine gleichmäßige Axialdruckverteilung über sämtliche Kontaktflächen der Schraubenorgane sichergestellt wird; ferner soll der durch Reibung zwischen den Schraubenorganen bedingte Energieverlust vermindert werden, und die Umlaufbewegung des umlaufenden Schraubenorgans soll stabilisiert werden, um so den Fluidaustritt, der sonst durch eine instabile Umlaufbewegung des Schraubenorgans hervorgerufen wird, zu minimieren; weiter soll die Schrauben-Arbeitsmaschine ein hohes Ausgangs-Eingangs-Verhältnis, d. h. einen hohen Wirkungsgrad, haben, und der Verschleiß der Gleitflächen der beiden Schraubenorgane soll kleingehalten werden.

Die Schrauben-Arbeitsmaschine nach der Erfindung, mit einem ortsfesten und einem umlaufenden Schraubenorgan, deren jedes eine Endplatte und eine von einer Oberfläche derselben gerade wegverlaufende spiralförmige Umhüllung aufweist, wobei die beiden Schraubenorgane so ineinandergreifen, daß ihre Umhüllungen aufeinander zu einwärts verlaufen, mit einem Rotations-Sperrelement, das zwischen dem umlaufenden Schraubenorgan und einem ortsfesten Maschinenteil angeordnet ist und eine Rotation des umlaufenden Schraubenorgans um die eigene Achse verhindert, mit einem am ortsfesten Schraubenorgan be-

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festigten Gehäuse, mit einer Kurbelwelle, die am Gehäuse um eine Achse drehbar gelagert ist, die mit der Achse des ortsfesten Schraubenorgans zusammenfällt, wobei die Kurbelwelle einen Kurbelzapfen aufweist, der an einer von der Kurbelwellenachse um einen Betrag beabstandeten Stelle liegt, der gleich dem Radius der Kreisbewegung des umlaufenden Schraubenorgans ist, wobei der Kurbelzapfen eine Kraftübertragung zwischen dem umlaufenden Schraubenorgan und der Kurbelwelle ausführt, und mit in den Schraubenorganen gebildeten Hoch- und Niederdruckschlitzen, ist gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von in der Endplatte eines der Schraubenorgane gebildeten, in Umfangsrichtung beabstandeten Taschen, in denen eine Flüssigkeit einschließbar ist, durch Flüssigkeits-Zufuhrmittel zur Flüssigkeitszufuhr zu jeder Tasche, und durch Flüssigkeits-Zufuhrkanäle, die die Flüssigkeitszufuhr zu den Taschen durch die Flüssigkeits-Zufuhrmittel so regeln, daß die Flüssigkeitszufuhr zu jeder Tasche intermittierend und in gleichbleibender Folge stattfindet.

Durch die Bildung von Taschen in der Gleitfläche einer Endplatte eines der Schraubenorgane zur Aufnahme einer Flüssigkeit wie Schmieröl wird in derjenigen Tasche, die in dem Bereich liegt, der von einer hohen örtlichen Druckkraft beaufschlagt wird, ein hoher Flüssigkeitsdruck erzeugt, wodurch die die Schraubenorgane beaufschlagende örtliche axiale Druckkraft entweder teilweise oder vollständig unwirksam gemacht wird.

Dabei sind die Taschen in Umfangsrichtung der Schraubenorgane voneinander beabstandet vorgesehen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

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Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4a
bis	4d
Fig.	5
Fig.	6
Fig.	7

- 10 -

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Schrauben-Arbeitsmaschine nach der Erfindung; einen Schnitt II-II nach Fig. 1; eine Vorderansicht eines Oldham-Rings; die relativen Lagen von Ölzufuhrschlitzen und Taschen;

einen Vertikalschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung; einen Schnitt VI-VI nach Fig. 5; eine größere Teilschnittansicht des wesentlichen Teils eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung; und

Fig. 8 eine Vorderansicht eines umlaufenden Schraubenorgans, gesehen von derselben Seite wie die Schrauben-Umhüllung.

Schrauben-Arbeitsmaschinen sind unabhängig davon, ob sie als Verdichter, Expansionsmaschinen oder Pumpen eingesetzt werden, prinzipiell im wesentlichen gleich aufgebaut. Im vorliegenden Fall wird beispielsweise ein Verdichter erläutert.

Die Fig. 1-4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel, wobei in einem ortsfesten Schraubenorgan Taschen gebildet sind.

Das ortsfeste Schraubenorgan 3 besteht aus einer scheibenförmigen Endplatte 1 und einer Umhüllung Z, die längs einer Evolvente oder einer einer Evolvente angenäherten Kurve gebildet ist und von einer Oberfläche des ortsfesten Schraubenorgans 3 senkrecht nach oben verläuft. Die Umhüllung hat über ihre Gesamtlänge eine gleichmäßige Dicke t und eine Höhe h. In der Mitte des Schraubenorgans 3 ist ein Förderschlitz 8 gebildet, und in der Umfangswand des Schraubenorgans 3 ist ein Ansaugschlitz 9 gebildet. Ferner weist das

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ortsfeste Schraubenorgan 3 eine Mehrzahl Ölzufuhrschlitze auf, die gleichwinklig beabstandet und in gleichen radialen Abständen von der Mitte 0 des Schraubenorgans 3 vorgesehen sind. Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel sind vier Ölzuf uhrschlitze 10a, 10b, 10c und 1Od vorgesehen. Diese sind mit einer Schmierölpumpe (nicht gezeigt) über eine gemeinsame Ölleitung 11 verbunden. Es ist auch möglich, den Förderdruck der Maschine anstelle einer solchen Pumpe zu nutzen.

Ein auf einer Kreisbahn umlaufendes Schraubenorgan 6 umfaßt eine scheibenförmige Endplatte 4 und eine Umhüllung 5, die von einer Oberfläche der Endplatte A- ausgeht und die gleichen Konturen wie die Umhüllung 2 des ortsfesten Schraubenorgans hat. Ferner umfaßt das umlaufende Schraubenorgan 6 eine Nabe 12, die auf der Oberfläche des Schraubenorgans gebildet ist, die der die Umhüllung 5 aufweisenden Fläche entgegengesetzt liegt. Die Seite oder Fläche mit der Nabe 12 wird nachstehend als Rückseite oder rückwärtige Fläche bezeichnet.

Die Achse der Nabe 12 verläuft durch die Mitte 0 des umlau-

fenden Schraubenorgans 6. Die Endplatte 4· des umlaufenden Schraubenorgans 6 weist in derjenigen Oberfläche, die mit der Endplatte 1 des ortsfesten Schraubenorgans 3 in Gleitkontakt steht, eine Mehrzahl von Arbeitsmittel-Taschen auf, die in gleichen radialen Abständen von der Mitte 0 gebildet sind. Die Anzahl Taschen entspricht der Anzahl Ölzufuhrschlitze 10. Somit sind bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel vier Taschen 13a, 13b, 13c und 13d vorgesehen. Diese sind unabhängig voneinander ausgebildet. Die Anzahl von Arbeitsmittel-Taschen 13 und Ölzufuhr schlitzen 10 ist nicht auf vier beschränkt, bevorzugt sind jedoch nicht weniger als jeweils drei vorgesehen.

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Das ortsfeste und das umlaufende Schraubenorgan 3 bzw. 6 sind einander zugewandt, und ihre Umhüllungen 2 und 5 verlaufen aufeinander zu und sind so angeordnet, daß das äußere Ende 2a der Umhüllung 2 und das äußere Ende 5a der Umhüllung 5 symmetrisch zueinander in bezug auf den Mittelpunkt 0

einer Linie angeordnet sind, die die beiden Mitten 0 und ^a > ms

miteinander verbindet, wie aus Fig. 2 deutlich hervorgeht.

Die Fig. 4-a-^d zeigen die Lagebeziehung zwischen den Ölzufuhr schlitzen 10a-d und den Taschen 13a-d in den beiden Schraubenorganen 3, 6 bei jeder Umdrehung um 90 . Insbesondere nehmen die Ölzufuhrschlitze 10a-d und die Taschen 13a-d nacheinander die Stellungen nach den Fig. ή-a, 4-b, 4-c und 4-d ein.

Die Ölzufuhrschlitze 10a-d sind in Winkelabständen von jeweils 90 auf einem Kreis angeordnet, der einen Radius R vom Mittelpunkt 0 des ortsfesten Schraubenorgans 3 hat, wogegen die Taschen 13a-d ebenfalls in Winkelabständen von jeweils 90 auf einem Kreis mit dem gleichen Radius R wie der Kreis für die Ölzufuhr schlitze, jedoch gemessen vom Mitti
ist.

Mittelpunkt 0 des umlaufenden Schraubenorgans 6, angeordnet

Die relativen Lagen der Ölzufuhrschlitze 10a-d und der Taschen 13a-d ändern sich nacheinander, während der Mittelpunkt 0 des umlaufenden Schraubenorgans 6 um den Mittelpunkt 0 des ortsfesten Schraubenorgans 3 umläuft bzw. eine Kreisbahn beschreibt. D. h., in der Stellung nach Fig. ^a steht der Ölzufuhrschlitz 1Od mit der Tasche 13d in Strömungsverbindung. Gleichermaßen stehen in den Stellungen nach den Fi<j. 4-b bzw. ή-c bzw. 4-d die Ölzufuhrschlitze 10a bzw. lüb bzw. lüc mit den Taschen 13a bzw. 13b bzw. 13c in Verbindung.

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Ein Gehäuse 14- ist auf der Oberfläche des die Umhüllung 2 aufweisenden ortsfesten Schraubenorgans 3 mit einer Mehrzahl Bolzen (nicht gezeigt) gesichert. In der dem ortsfesten Schraubenorgan 3 zugewandten Fläche des Gehäuses 14 ist eine Vertiefung 14a gebildet. Der in dieser Vertiefung 14a definierte Raum ist mit dem Abströmschlitz 8 durch eine Leitung 16 verbunden, in der ein Druckminderventil 15 angeordnet ist.

Eine Kurbelwelle 17 ist in am Gehäuse 14 befestigten Lagern 18 und 19 drehbar gelagert. Die Achse der Kurbelwelle trifft mit dem Mittelpunkt 0 des ortsfesten Schraubenorgans 3 zusammen. Die Kurbelwelle weist an einem Ende einen Kurbelzapfen 17a auf, der von der Achse der Kurbelwelle 17 um einen Betrag gleich dem Abstand zwischen den Mittelpunkten

0 und 0 beabstandet ist (dieser Abstand wird normalerweise s m

als Kreisbahn-Radius bezeichnet). Der Kurbelzapfen 17a ist in einer in der Nabe 12 gebildeten Ausnehmung mit einem dazwischen angeordneten Lager 20 aufgenommen. An der Kurbelwelle 17 ist ein Ausgleichsgewicht 21 befestigt.

Ein Oldham-Ring 7, der die Rotation des umlaufenden Schraubenorgans um die eigene Achse verhindern soll, weist in seiner einen Oberfläche Nuten 7a und dazu senkrechte Nuten 7b in seiner anderen Oberfläche auf (vgl. Fig. 3). Der Oldham-Ring 7 liegt zwischen dem Gehäuse 14 und der Rückseite des umlaufenden Schraubenorgans 6. Oldham-Leisten 22, die am Gehäuse 14 befestigt sind, sind in den Nuten 7a aufgenommen. In gleicher Weise sind Oldham-Leisten (nicht gezeigt) am umlaufenden Schraubenorgan 6 befestigt und in den Nuten 7b aufgenommen.

Eine Gleitringdichtung 23 ist in einem am Gehäuse 14 befestigten üichtungsgehäuse 24 aufgenommen. Die Gleitringdichtung

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umfaßt einen Dichtring 25, der am Dichtungsgehäuse 2A- festgelegt ist, einen Gleitring 26, der auf der Kurbelwelle verschiebbar ist, Federn 27, die den Gleitring 26 gegen den Dichtring 25 drücken, sowie O-Dichtringe 28 und 28', die für eine Dichtung zwischen der Kurbelwelle 17 und dem Gleitring 26 bzw. dem Gehäuse 2A- und dem Dichtring 25 sorgen.

Beim Betrieb des angegebenen Schrauben-Verdichters wird die das umlaufende Schraubenorgan 6 beaufschlagende örtliche Druckkraft (die nachstehend als örtliche Druckkraft bezeichnet wird) unwirksam gemacht, wie aus der folgenden Erläuterung hervorgeht.

Das Schmieröl wird den Ölzufuhr schlitzen 10a-d durch die gemeinsame Ölleitung 11 zwangszugeführt. Da die relative Lage des ortsfesten und des umlaufenden Schraubenorgans 3 bzw. 6 sich aufgrund der Umlaufbewegung des Schraubenorgans 6 ändert, werden nacheinander Verbindungen hergestellt zwischen dem Ölzufuhrschlitz 1Od und der Tasche 13d, dem Ölzufuhrschlitz 10a und der Tasche 13a, dem Ölzufuhrschlitz 10b und der Tasche 13b sowie dem Ölzufuhrschlitz 10c und der Tasche 13c, so daß das Schmieröl intermittierend in die jeweiligen Taschen 13a, 13b, 13c und 13d zugeführt wird.

Andererseits beaufschlagt (vgl. die Fig. 1 und A-a-A-d) die Antriebskraft. F , die die Umlauf bewegung des Schraubenorgans 6 bewirkt, d. h. die die Verdichtung bewirkende Kraft, die Achse durch den Mittelpunkt 0 des umlaufenden Schrauben-

organs 6, wogegen die der Verdichtung entgegenwirkende Kraft, d. h. die durch den Gasdruck in den geschlossenen Arbeitskammern V , V. , ... erzeugte Kraft, die Achse durch den a D

Mittelpunkt 0 der die Mitten 0 und 0 der Schraubenorgane 3 und 6 verbindenden Linie beaufschlagt. Was die axiale Kraft angeht, so beaufschlagt die Kraft F den axialen Mittelpunkt

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F der Axialerstreckung des Kurbelzapfens 17a und damit die Nabe 12, wogegen die Kraft G auf den in Höhenrichtung

liegenden Mittelpunkt G der Umhüllung 5 des umlaufenden Schraubenorgans 6 wirkt.

Somit wirt die örtliche Druckkraft im wesentlichen nur auf die Seite der die Mittelpunkte 0 und 0 der Schraubenorgane verbindenden Linie, in die die Kraft F für die Umlaufbewe-

gung des Schraubenorgans 6 gerichtet ist. Der Bereich, der von dieser örtlichen Druckkraft beaufschlagt wird, ist die obere Seite des Mittelpunkts 0 in der in Fig. 4-a gezeigten Stellung. Gleichermaßen beaufschlagt diese örtliche Druckkraft die rechte bzw. die untere bzw. die linke Seite des Mittelpunkts 0 in den Stellungen nach Fig. 4b bzw. A-c bzw. 4d. Damit wird der Bereich, der von der örtlichen Druckkraft beaufschlagt wird, in Umfangsrichtung verschoben entsprechend der Umlaufbewegung des Schraubenorgans 6.

Wie aus den Fig. ή-a-^d ersichtlich ist, befindet sich in keinem der dort gezeigten Zustände irgendeine in dem von der örtlichen Druckkraft beaufschlagten Bereich liegende Tasche 13 in Verbindung mit einem der Ölzufuhr schlitze. Da auf den Bereich, in dem die Tasche verschlossen ist und nicht mit irgendeinem Ölzufuhr schlitz in Strömungsverbindung steht, eine starke Druckkraft wirkt, wird das in der Tasche befindliche Öl druckbeaufschlagt und erzeugt einen Flüssigkeitsdruck, der der örtlichen Druckkraft entgegenwirkt, so daß sie entweder teilweise oder vollständig unwirksam gemacht wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Öldruck zum Ausgleichen der örtlichen Druckkraft durch diese selbst erzeugt. Dieser Öldruck kann jedoch auch aus dem Druck des von der Schmiermittelversorgung (nicht gezeigt) zwangszugeführten

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Schmieröls abgeleitet werden. In diesem Fall ist es erforderlich, den Schmieröldruck und den Bereich der Tasche 13 in geeigneter Weise so abzustimmen, daß die örtliche Druckkraft durch den in der Tasche ausgebildeten Öldruck unwirksam gemacht wird, und auch vorzusehen, daß die Tasche 13, die in dem von der örtlichen Druckkraft beaufschlagten Bereich liegt, mit dem Ölzufuhrschlitz 10 in Strömungsverbindung gelangt. Die Einstellung des Öldrucks kann in einfacher Weise durch Anordnen eines Druckregelventils in einem Zwischenabschnitt der Ölleitung 11 erfolgen, während die Fluidverbindung zwischen der Tasche und dem Ölzufuhrschlitz z. B. durch Ändern der Lagen der Taschen 13a-13d entsprechend den Strichlinien in den Fig. 4-a-ifd erreichbar ist.

Bei der erläuterten Ausführungsform ergibt sich eine einfache Auslegung und ein einfacher Aufbau der Ölzufuhr leitung sowie unkomplizierte Rohrverlegung an der Außenseite des Verdichters, da die Ölzufuhrleitung im ortsfesten Schraubenorgan 3 gebildet ist. Aus dem gleichen Grund kann dieses Ausführungsbeispiel vorteilhaft bei Maschinen mit offener Bauart angewandt werden.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 sind die Ölzufuhrschlitze 1Oa-IOd in dem umlaufenden Schraubenorgan 6 gebildet, während die Taschen 13a-13d in der Endplatte 1 des ortsfesten Schraubenorgans 3 gebildet sind. Die relativen Lagen der Ölzufuhrschlitze 10a-d und der Taschen 13a-d sind mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch,

Die Ölzufuhrschlitze lüa-d stehen mit der Mittenbohrung in der Nabe IZ durch entsprechende Kanäle (von denen in Fig. 5 nur die Kanäle 29a und 29c gezeigt sind) in Verbindung. Eine einen Motor 31 aufnehmende Kammer 30 ist am Gehäuse 14-

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hermetisch dicht befestigt. Der Motor 31 ist durch einen an der Innenseite der Kammer 30 befestigten Ständer 31S und einen an der Kurbelwelle 17 befestigten Läufer 31R gebildet.

In der Kurbelwelle 17 ist eine exzentrische Bohrung 32 gebildet und verläuft im wesentlichen in Axialrichtung zwischen dem Unterende der Kurbelwelle 17 und dem Kurbelzapfen 17a. Diese exzentrische Bohrung 32 ist zur Achse der Kurbelwelle 17 so geneigt, daß sich ihr Unterende 32a am Unterende der Kurbelwelle 17 auf die Achse der Kurbelwelle 17 öffnet, während sich das Oberende 32b der Bohrung 32 an einer von der Achse der Kurbelwelle 17 versetzten Stelle in die Außenfläche der Kurbelwelle 17 öffnet. Es mag in Fig. 5 so scheinen, als ob die exzentrische Bohrung 32 längs der Achse der Kurbelwelle 17 verlaufen würde; die Exzentrizität und die Neigung der Bohrung 32 werden aber offensichtlich, wenn die Kurbelw«
dreht wird.

die Kurbelwelle 17 aus der Stellung von Fig. 5 um 90 ge-

Im Betrieb wird das im Ölsumpf der Kammer 30 angesammelte Schmieröl durch die Pumpwirkung der exzentrischen Bohrung 32, die mit umlaufender Kurbelwelle 17 erzeugt wird, angesaugt und durch die Kanäle 29a-d und die Ölzufuhrschlitze 10a-d nacheinander intermittierend den Taschen 13a-d zugeführt.

Die Funktionen der übrigen Teile sind identisch mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels und werden nicht nochmals erläutert. Dieses zweite Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft bei einer Maschine mit geschlossener Bauart anwendbar, die eine durch eine Exzenterbohrung in einer Kurbelwelle gebildete Schmiermittelpumpe aufweist.

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Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 8 sind in der Gleitfläche der Endplatte 4· des umlaufenden Schraubenorgans 6 vier Taschen 13a-d gebildet. Ferner sind die Ölzufuhrschlitze 10a-d und Ölzufuhrkanäle 29a-d in dem umlaufenden Schraubenorgan 6 gebildet. Die Ölzufuhrkanäle 29a-d öffnen sich in Abständen von 90° in die Umfangswand der Bohrung in der Nabe IZ zur Aufnahme des Kurbelzapfens 17a. Ein Oldurchgangsschlitz 33 öffnet sich in die Umfangsflache des Kurbelzapfens 17a über einen vorbestimmten Abschnitt des Umfangs, d. h. über einen vorbestimmten Winkelbereich, und steht mit der exzentrischen Bohrung 32 in Fluidverbindung. Die Lage des Öldurchgangsschlitzes 33 ist bevorzugt so gewählt, daß die Zufuhr von Schmieröl zu der Tasche bzw. den Taschen möglich ist, die in dem Bereich liegen, der frei von der örtlichen Druckkraft des umlaufenden Schraubenorgans 6 ist. Die Lage des Öldurchgangsschlitzes 33 kann aber auch so gewählt werden, daß die Ölzufuhr zu der Tasche bzw. den Taschen erfolgen kann, die in dem Bereich liegen, der von der örtlichen Druckkraft des umlaufenden Schraubenorgans 6 beaufschlagt wird.

Im Betrieb wird das vom Ölsumpf der Kammer 30 durch die Pumpwirkung der exzentrischen Bohrung 32 angesaugte Öl dem Oldurchgangsschlitz 33 zugeführt. Da das umlaufende Schraubenorgan 6 sich nicht um seine eigene Achse dreht, wird der Oldurchgangsschlitz 33 nacheinander mit den Ölzufuhrkanälen 29a, 29b, 29c und 29d in Fluidverbindung gebracht. Infolgedessen wird das Schmieröl nacheinander und intermittierend den Taschen 13b, 13c, 13d und 13a durch entsprechende Kanäle 29a, 29b, 29c und 29d zugeführt. Da die Tasche bzw. die Taschen 13 in dem Bereich, der von der örtlichen Druckkraft des umlaufenden Schraubenorgans beaufschlagt wird, geschlossen sind, wird in dieser Tasche bzw. diesen Taschen ein Flüssigkeitsdruck entsprechend der örtlichen Druckkraft erzeugt, so daß diese zumindest teilweise unwirksam gemacht wird.

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Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel können die Taschen 13 in der Gleitfläche der Endplatte 1 des ortsfesten Schraubenorgans 3 gebildet sein. In diesem Fall ist es aber erforderlich, die Positionen und Querschnittsbereiche der Ölzufuhrschlitze 10 und Taschen 13 so zu wählen, daß die Verbindung zwischen den Taschen 13 und den Ölzufuhrschlitzen ungeachtet von Änderungen der relativen Lagen des ortsfesten und des umlaufenden Schraubenorgans 3 und 6 ununterbrochen erhalten bleibt.

Dieses Ausführungsbeispiel nutzt die Relativbewegung zwischen dem Kurbelzapfen und dem umlaufenden Schraubenorgan für die intermittierende Schmierölzufuhr zu den Taschen. Somit ist es nicht erforderlich, zwischen den Ölzufuhrschlitzen 10 und den Taschen 13 eine solche Lagebeziehung herzustellen, daß sie intermittierend in und außer Fluidverbindung gebracht werden entsprechend der Umlaufbewegung des umlaufenden Schraubenorgans. Dadurch ergibt sich eine größere Freiheit bei der Auswahl und der Bestimmung der Größe und Lage der Taschen 13.

Bei den erläuterten Ausführungsbeispielen werden zwar vier Ölzufuhr schlitze 10 und vier Taschen 13 vorgesehen; diese Anzahl stellt jedoch keine Einschränkung dar. Die Mindestanzahl Ölzufuhr schlitze 10 und Taschen 13, die für ein teilweises oder vollständiges Unwirksammachen der örtlichen axialen Druckkraft notwendig ist, ist drei. Eine größere Anzahl Taschen gewährleistet größere Stabilität bei der teilweisen oder vollständigen Aufhebung der örtlichen Druckkraft, d. h. eine minimierte Änderung der Größe der ausgleichenden Kraft. Andererseits wird aber durch eine größere Anzahl Taschen 13 die Arbeit für die Herstellung der Taschen 13 und der Ölzufuhrschlitze 10 komplizierter. Bei der Entscheidung über die zu wählende Anzahl Taschen 13 sind also beide Faktoren zu berücksichtigen.

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Zwischen jedem benachbarten Paar Taschen befindet sich eine Trennfläche. Die Breite jeder Trennfläche ist so bestimmt, daß sie nicht nur ein benachbartes Taschenpaar voneinander trennt, sondern auch die gleichzeitige Verbindung eines Ölzufuhrschlitzes mit zwei Taschen verhindert. Diese Anordnung ist den beiden ersten Ausführungsbeispielen gemeinsam .

Oedes der erläuterten Ausführungsbeispiele gewährleistet einen teilweisen oder vollständigen Ausgleich der örtlichen Druckkraft sowie gute Schmierung zwischen dem ortsfesten und dem umlaufenden Schraubenorgan, wodurch ein wirkungsvoller und gleichmäßiger Betrieb der Maschine erleichtert wird.

Wie erwähnt, sind in der Gleitfläche des ortsfesten oder des umlaufenden Schraubenorgans Taschen gebildet, so daß in derjenigen Tasche, die in dem Bereich liegt, der von einer örtlichen Druckkraft beaufschlagt wird, ein Flüssigkeitsdruck erzeugt wird, der die das umlaufende Schraubenorgan beaufschlagende örtliche Druckkraft teilweise oder vollständig unwirksam macht. Damit ergeben sich die Vorteile, daß der durch Reibung zwischen den Gleitflächen der beiden Schraubenorgane bedingte Energieverlust vermindert und zwischen den Endplatten der Schraubenorgane sowie zwischen beiden Umhüllungen ein verbesserter gleichmäßiger Kontakt aufrechterhalten wird, wodurch ein Flüssigkeitsaustritt zuverlässig vermieden wird.

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Claims (10)

1. Ansprüche

   '■ Iy Schrauben-Arbeitsmaschine,
   

   - mit einem ortsfesten und einem umlaufenden Schraubenorgan,

   deren jedes eine Endplatte und eine von einer Oberfläche derselben gerade wegverlaufende spiralförmige Umhüllung aufweist, wobei die beiden Schraubenorgane so ineinandergreifen, daß ihre Umhüllungen aufeinander zu einwärts verlaufen ;

   - mit einem Rotations-Sperrelement, das zwischen dem umlaufenden Schraubenorgan und einem ortsfesten Maschinenteil angeordnet ist und eine Rotation des umlaufenden Schraubenorgans um seine Achse verhindert;

   - mit einem am ortsfesten Schraubenorgan befestigten Gehäuse ;

   - mit einer Kurbelwelle, die am Gehäuse um eine Achse drehbar gelagert ist, die mit der Achse des ortsfesten Schraubenorgans zusammenfällt, wobei die Kurbelwelle einen Kurbelzapfen aufweist, der an einer von der Kurbelwellenachse um einen Betrag beabstandeten Stelle liegt, der gleich dem Radius der Kreisbewegung des umlaufenden Schraubenorgans ist, wobei der Kurbelzapfen eine Kraftübertragung zwischen dem umlaufenden Schraubenorgan und der Kurbelwelle ausführt; und

   - mit in den Schraubenoryanen gebildeten Hoch- und Niederdruckschlitzen,

   81-(A 4-521-02)-Schö

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   ORIGINAL INSPECTED

   -Z-

   gekennzeichnet durch

   - eine Mehrzahl von in der Endplatte (1 oder A-) eines der Schraubenorgane (3 oder 6) gebildeten, in Umfangsrichtung beabstandeten Taschen (13a-13d), in denen eine Flüssigkeit einschließbar ist;

   - Flüssigkeits-Zufuhrmittel (lOa-lOd) zur Flüssigkeitszufuhr zu jeder Tasche (13a-13d); und

   - Flüssigkeits-Zufuhrkanäle (29a-29d), die die Flüssigkeitszufuhr zu den Taschen (13a-13d) durch die Flüssigkeits-Zuf uhrmittel (lOa-lOd) so regeln, daß die Flüssigkeitszufuhr zu jeder Tasche (13a-13d) intermittierend und in gleichbleibender Folge stattfindet.
2. 2. Schrauben-Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die Taschen (13a-13d) in der zum ortsfesten Schraubenorgan (3) gerichteten Gleitfläche der zweiten Endplatte (4) gebildet sind,

   - daß die Flüssigkeits-Zufuhrmittel (lOa-lOd) in dem ortsfesten Schraubenorgan (3) gebildet sind, und

   - daß die Regelung der Flüssigkeitszufuhr durch die intermittierend Flüssigkeit zuführenden Kanäle (29a-29d) aufgrund einer Änderung der relativen Lagen der Taschen (13a-13d) und der Flüssigkeits-Zufuhrmittel (lOa-lOd) sowie der Relativbewegung zwischen dem umlaufenden und dem ortsfesten Schraubenorgan (6 und 3) erzielbar ist

   (Fig. 1-if).
3. 3. Schrauben-Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die Taschen (13a-13d) in der dem umlaufenden Schraubenorgan (6) zugewandten Gleitfläche der ersten Endplatte (1) gebildet sind,

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   - daß die Flüssigkeits-Zufuhrmittel (lOa-lOd, 32) in dem umlaufenden Schraubenorgan (6) und in der Kurbelwelle (17) gebildet sind, und

   - daß die Regelung der Flüssigkeitszufuhr durch die intermittierend Flüssigkeit zuführenden Kanäle (29a-29d) aufgrund einer Änderung der relativen Lagen der Taschen (13a-13d) und der Flüssigkeits-Zufuhrmittel (lOa-lOd, 32) sowie der Relativbewegung zwischen dem umlaufenden und dem ortsfesten Schraubenorgan (6 und 3) erzielbar ist

   (Fig. 5, 6).
4. 4-. Schrauben-Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die Taschen (13a-13d) in der dem ortsfesten Schraubenorgan (3) zugewandten Gleitfläche der zweiten Endplatte .(4-) gebildet sind,

   - daß die Flüssigkeits-Zufuhrmittel (lOa-lOd, 32) in dem umlaufenden Schraubenorgan (6) und in der Kurbelwelle (17) gebildet sind, und

   - daß die Regelung der intermittierenden Flüssigkeitszufuhr durch die intermittierend Flüssigkeit zuführenden Kanäle (29a-29d) aufgrund der Relativbewegung zwischen dem umlaufenden Schraubenorgan (6) und der Kurbelwelle (17) erzielbar ist

   (Fig. 7, 8).
5. 5. Schrauben-Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, 3 oder A-, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die intermittierend Flüssigkeit zuführenden Kanäle (29a-29d, 33) so angeordnet sind, daß die Strömungsverbindung zwischen der Flüssigkeitsversorgung und derjenigen Tasche (13), die in dem Bereich liegt, in dem das umlaufende Schraubenorgan (6) eine örtliche axiale Druckkraft ausübt, unterbrochen wird und die anderen Taschen (13) mit der Flüssigkeitsversorgung in Verbindung bringbar sind.

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6. 6. Schrauben-Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, 3 oder ή·, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die intermittierend Flüssigkeit zuführenden Kanäle (29a-29d, 33) so angeordnet sind, daß diejenige Tasche (13), die in dem Bereich liegt, in dem das umlaufende Schraubenorgan (6) eine örtliche axiale Druckkraft ausübt, mit der Flüssigkeitsversorgung in Verbindung bringbar ist und die Strömungsverbindung zwischen den anderen Taschen (13) und der Flüssigkeitsversorgung unterbrochen wird .
7. 7. Schrauben-Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die Taschen (13a-13d) in im wesentlichen gleichwinkligen Abständen auf einem Kreis mit einem vorbestimmten Radius vom Mittelpunkt (0 ) der Endplatte (^) des umlaufenden Schraubenorgans (6) angeordnet sind, und

   - daß die Flüssigkeits-Zufuhrmittel eine Mehrzahl Schlitze (lOa-lOd) aufweisen, die mit den Taschen (13a-13d) in Deckung bringbar sind,

   - wobei die Schlitze (lOa-lOd) in dem ortsfesten Schraubenorgan (3) gebildet und auf einem Kreis mit vorbestimmtem Radius vom Mittelpunkt (0 ) der Endplatte (1) des ortsfesten Schraubenorgans (3) angeordnet sind.
8. 8. Schrauben-Arbeitsmaschine nach Anspruch 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die Taschen (13a-13d) in im wesentlichen gleichen Winkelabständen auf einem Kreis mit vorbestimmtem Radius vom Mittelpunkt (0 ) des ortsfesten Schraubenorgans (3) angeordnet sind, und

   - daß die Flüssigkeits-Zufuhrmittel Schlitze (lOa-lOd) umfassen, die mit den Taschen (13a-13d) in Deckung bringbar und auf einem Kreis mit vorbestimmtem Radius vom Mittelpunkt

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   (O ) der Endplatte (A·) des umlaufenden Schraubenorgans (6) angeordnet sind.
9. 9. Schrauben-Arbeitsmaschine nach Anspruch 4·, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die Taschen (13a-13d) auf einem Kreis mit vorbestimmtem Radius vom Mittelpunkt (0 ) der Endplatte (^) des umlaufenden Schraubenorgans (6) angeordnet sind, und

   - daß die Flüssigkeits-Zufuhrmittel Schlitze (lOa-lOd) aufweisen, die zu den Taschen (13a-13d) hin offen und auf dem gleichen Kreis wie diese angeordnet sind.
10. 10. Schrauben-Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, 3, 4·, 5, 6, 7, 8 oder 9,

    dadurch gekennzeichnet,

    - daß wenigstens drei Taschen (13) vorgesehen sind und

    - daß die Flüssigkeits-Zufuhrmittel wenigstens drei Schlitze (10) umfassen.

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