DE3319776A1

DE3319776A1 - Schneckenkompressor

Info

Publication number: DE3319776A1
Application number: DE19833319776
Authority: DE
Inventors: Robert Eugene 54632 Genoa Wis. Utter
Original assignee: Trane Co
Current assignee: Trane Co
Priority date: 1982-06-07
Filing date: 1983-05-27
Publication date: 1983-12-08
Anticipated expiration: 2003-05-28
Also published as: JPS593192A; JPH0660634B2; FR2528125A1; CA1200803A; DE3319776C2; GB8315432D0; FR2528125B1; GB2121480A; US4431380A; GB2121480B

Description

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Schneckenkompressor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneckenkompressor zum Transport eines Fluids, bestehend aus zwei, mit ineinandergreifenden Spiralwänden versehenen Platten, von denen die eine stationär ist und die andere eine Orbitalbewegung vollführt, und einem zwischen der beweglichen Platte und einem stationären Teil des Kompressors angeordneten Kupplungsring, der mit um 90° zueinander versetzten, radial verlaufenden Schlitzen versehen ist, in die zwei einander gegenüberliegende, mit der beweglichen Platte verbundene und zwei mit dem stationären Teil verbundene Führungsstücke hin und her gleitbar greifen.

Bei einem bekannten Kompressor dieser Art (US-PS 3 924 977) ist der Ring zwischen der beweglichen Platte und einem Tragrahmen angeordnet (^NOldham-Kupplung^M).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Kompressor derart auszubilden, daß die Oldham-Kupplung vermieden werden kann bzw. die Herstellung des Kompressors einfacher und billiger ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ring zwischen den beiden Platten angeordnet ist und daß mindestens ein Führungsstück, als Zunge ausgebildet, außen von einer Wand radial nach außen abragt.

Eine solche Konstruktion ist einfacher und billiger in der Herstellung als die bekannte.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß die Zunge dichtend zwischen den Platten angeordnet ist. In diesem Falle kann man das Fluid diesseits und jenseits

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dieser Zunge durch zwei Eingänge in den Raum zwischen den Platten einführen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung j

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1| Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1|

Fig. 4 eine Draufsicht auf die stationäre Schneckenplatte und

Fig. 5 den oberen Teil des Kompressors teilweise im Schnitt, und zwar in Bezug auf Fig. 1 um 90° im Uhrzeigersinn von oben her gesehen gedreht.

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Der Schneckenkompressor ist mit 10 bezeichnet. Er besitzt ein Gehäuse 11, das in seinem unteren Teil eine Ansaugleitung 12 und in seinem oberen Teil eine Ausströmleitung 13 aufweist. Die Gehäusehälften sind miteinander verschweißt, und im Verbindungsbereich sitzt ein Rahmen 14 als Aufnahme für verschiedene Teile. Außerdem teilt er das Innere des Gehäuses 11 in zwei Teile.

Auf der Unterseite des Rahmens 14 befindet sich ein Elektromotor 15 mit Windungen 15a und einem Rotor Eine Antriebswelle 17 erstreckt sich in axialer Richtung durch das Zentrum des Rotors 16. Diese Welle weist an ihrem unteren Ende eine Zentrifugalölpumpe 18 konischer Ausbildung auf, die teilweise in ein ölreservoir 19 ragt. Bei der Drehung der Ölpumpe 18 wird öl durch Bohrungen im Inneren der Welle nach oben gepumpt derart, daß sich oben anschließende Lager, z.B. das Lager 20, geschmiert werden. Dieses Lager sitzt am oberen Ende der Welle 17. Es hat einerseits die Aufgabe, die Welle in radialer Richtung zu zentrieren und andererseits die Welle 17 und den Rotor

16 zu tragen. Ferner sitzt am oberen Ende der Welle

17 ein Kurbelzapfen 21, dessen Achse parallel zu der Achse der Welle 17 versetzt ist. Wenn sich die Welle 17 dreht, dreht sich der Kurbelzapfen 21 in einem Lager 22, was dazu führt, daß ein Schwingglied 23, in dem sich das Lager 22 befindet, um seine Achse rotiert. Das Schwingglied 23 dient als Antriebselement für einen Antriebszapfen 24, der in einem Lager 25 sitzt. Der Antriebszapfen 24 ragt von der Unterseite einer Schneckenplatte 26 ab, Wenn sich das Schwingglied 23 dreht, beschreibt der Antriebszapfen 24 eine Orbitalbewegung um die Achse des Schwinggliedes 23 und bewegt sie zugleich innerhalb

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des Lagers 25. Das Schwingglied 23 überträgt auf diese Weise die Drehbewegung der Antriebswelle 17 in eine Orbitalbewegung der Schneckenplatte 26.

Unmittelbar unterhalb der Schneckenplatte 26 sitzt verbunden mit dem Rahmen 14 ein Axialdrucklager 27» das in Gleitkontakt mit der Platte 26 steht.

Eine feste Schneckenplatte 28 befindet sich unmittelbar oberhalb der Schneckenplatte 26. Sie ist parallel zu dieser orientiert,und die Schnecken sind gegeneinander gerichtet. Von dem Rahmen 14 gehen Stützen 28a aus, die mit der Peripherie der stationären Platte 28 verbunden sind. Diese halten in Kombination mit geeigneten Verbindungselementen, z.B. nichtdargestellten Bolzen, die stationäre Platte 28 unbeweglich gegenüber dem Rahmen

Wie den Fig. 1 - 3 zu entnehmen ist, sitzen spiralförmige Wände 29a und 29b an den Platten 28 und 26 und greifen ineinander. Die stationäre Wand 29a berührt die sich bewegende Wand 29b in verschiedenen Punkten längs ihrer Flankenflächen derart, daß Taschen gebildet werden, in denen sich das Fluid sammelt. Im mittleren Bereich der stationären Platte 28 befindet sich eine Ausströmöffnung 30, oberhalb derer ein Rückschlagventil 31 sitzt. Diese weist eine flache Platte 32 auf, die etwas größer ist als die öffnung 30. Ferner ist eine Schraubenfeder 33 vorgesehen, die die Platte 32 in ihre Schließposition drückt. Auf der Abströmseite des Ventils 31 befindet sich eine Leitung 34, die ihrerseits mit der Ausströmleitung 13 verbunden ist.

Anstelle einer Oldham-Kupplung, die üblicherweise in Schneckenkompressoren der hier zur Debatte stehenden

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Art verwendet werden, weist der erfindungsgemäße Kompressor einen Kupplungsring 35 auf, der zwischen der stationären Platte 28 und der beweglichen Platte 26 angeordnet ist und die Wände 29 einschließt. Der Ring 35 hat eine Höhe, die dem Abstand zwischen den sich gegenüberstehenden Flächen der Platten 28 und 26 entspricht. Er gleitet zwischen diesen Flächen und stellt eine Dichtung dar. Aus den Fig. 2 und 3 ergibt sich, daß der Ring 35 auf der Innenseite vier Schlitze 36a bis d aufweist, die im Abstand von 90° zueinander angeordnet sind und sich nach innen öffnen. Die Schlitze 36a und 36c einerseits und die Schlitze 36b und 36d andererseits liegen sich also diametral einander gegenüber.

An den Wänden 29 sind Zungen 37a bis c angeordnet, die in die Schlitze 36a bis c ragen. Die Zunge 37a sitzt an der stationären Wand 29a und ragt in den Schlitz 36a. Sie kann in ihm hin- und hergleiten und bildet ebenfalls mit diesem eine Dichtung. Entsprechendes gilt für die Zunge 37b, die sich von der beweglichen Wand 29b nach außen erstreckt und in den Schlitz 36b ragt. Das äußerste Ende der stationären Wand 29a bildet die Zunge 37c, die ebenfalls in den Schlitz 36c ragt und in dichtender Art und Weise in diesem hin- und herbeweglich ist. Da die Zungen 37 zwischen den einander gegenüberstehenden Flächen der beiden Platten 26 und 28 angeordnet sind und in dichtendem Kontakt mit derjenigen Platte stehen, mit der sie nicht verbunden sind, trennen sie das Volumen, das durch die Platten,die äußeren Flächen der Wände 29 und der inneren Wand des Ringes 36 gebildet wird, in drei Abschnitte. An der stationären Platte sitzt eine Zunge 38, die in den Schlitz 36d greift und in dieser gleitbar gelagert ist. Die beweg-

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liehe Platte 26 wird also gezwungen, sich in ganz bestimmter Weise relativ zu der stationären Platte 28 zu bewegen, wenn sie von dem Motor 15 angetrieben wird. Diese Bewegung wird verursacht durch das Zusam» menspiel des Kupplungsringes 35/ der Schlitze 36 und der Zungen 37a,b,c und 38. Die Zungen 37 und 38 verhindern, daß die bewegliche Blatte 26 eine winkelmäßige Verrückung erfährt, ermöglichen es ihr aber, eine kreisförmige Bewegung durchzuführen mit einem variablen Orbitalradius.

Das Fluid innerhalb des Gehäuses 11 tritt in die Taschen zwischen den Wänden 29a und 29b durch eine erste öffnung 39a oder eine zweite öffnung 39b in der Platte 28 ein. Die öffnung 39a befindet sich zwischen der Zunge 37a und der Zunge 37b. Die Öffnung 39b befindet sich zwischen der Zunge 37b und der Zunge 37c. Jede öffnung 39 steht also in Kontakt mit einem Volumen, das von dem Ring 35 eingeschlossen wird und jeweils von dem anderen Volumen getrennt ist.

Mit den Öffnungen 39a und. b sind Ventile 40a und 40b verbunden (s, die Fig. 4 und 5). Diese Ventile 40 steuern den Fluidfluß und sind beispielsweise elektrische Solenoidventile derart, daß die Öffnungen 39 in ganz bestimmter Weise geöffnet oder geschlossen werden können. Auch können es Proportionalitätsventile sein, wenn der Fluidfluß in seiner Stärke gesteuert werden soll. Die Ventile 40 werden über Leitungen 41 a und 41b gesteuert, die mit Enden 42 abgedichtet durch das Gehäuse 11 ragen. Die Enden 42 ragen außerdem in einen Block 43, der sich auf der Außenseite des Gehäuses 11 befindet.

Während des Betriebes des Kompressors 10 fließt Fluid

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in das Gehäuse 11 durch die Ansaugleitung 12, um dann in den Raum zwischen dem Rotor 16 und den Windungen 15a nach oben zu steigen. Dadurch wird der Motor 15 gekühlt. Dann strömt das Fluid in den oberen Teil des Kompressors mit relativ geringem Saugdruck. Wenn der Kompressor 10 mit voller Kapazität arbeitet, sind beide Ventile 40a und 40b vollständig offen derart, daß das Fluid durch die Öffnungen 39& *und 39b in die Taschen zwischen den Wänden 29a und 29b fließen kann. Die Kontaktlinien zwischen den Wänden 29 definieren Taschen 44a und 44b und weitere Taschen 45a und 45b. In dem Maße wie sich die Taschen 45a und 45b zum Zentrum der Schnecke hinbewegen, wird das Volumen des Fluids, das sich in diesen Taschen befindet, verkleinert und der Druck des Fluids entsprechend vergrößert. Die Taschen fließen im Zentrum der Schnecke zusammen und bilden dort eine gemeinsame Tasche 46, in der sich das komprimierte Fluid sammelt und aus der es über die Öffnung 30 ausströmt, wenn der Druck groß genug ist, um den Druck des Ventils 31 zu überwinden.

Wenn der Druck des Fluids in der Tasche 46 im Ausgang 30 größer ist als die Kraft der Schraubenfeder 33 in Kombination mit dem Fluiddruck in der Leitung 34, hebt das Fluid die Platte 32 an, so daß Fluid durch die Leitung 34 nach außen strömen kann. Im anderen Falle bleibt das Ventil 31 geschlossen.

Um die Kapazität des Kompressors 10 auf 5096 zu reduzieren, wird entweder das Ventil 40a oder das Ventil 40b geschlossen. Das hat zur Folge, daß Fluid nicht durch die Öffnung 39a bzw. 39b treten kann. Das Fluid fließt Jedoch durch die andere Öffnung mit minimaler Einschränkung. Es wird jedoch durch die Segmente 37 daran gehindert, um die Wände 29 außen herum zu der geschlos-

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senen Öffnung zu fließen. Das Fluid, welches durch die offene öffnung 39 strömt, wird durch die Bewegung der beweglichen Wand 29b relativ zu der stationären Wand 29a komprimiert.

Wenn das Ventil 40a geschlossen ist, fällt der Druck in der öffnung 39a auf einen Vakuumdruck, wenn der Kompressor 10 weiterarbeitet. Die Tasche 45b enthält komprimiertes Fluid, während die Tasche 45a auf Vakuumdruck liegt. Die beiden Taschen, nämlich diejenige mit hohem Druck und diejenige mit niedrigem Druck, bewegen sich durch den Kompressor und kombinieren sich im Ausgang 30 bzw. in der gemeinsamen Tasche 46. Dort fällt der Druck demgemäß ab. Er steigt jedoch dann wieder an bei Fortsetzung der Bewegung der beweglichen Wand 29b, bis er den Druck in der Leitung 34 leicht übersteigt. Das Ventil 31 verhindert einen Rückfluß des Fluids in die öffnung 30 aus dem System, welches an die Ausströmleitung 13 angeschlossen ist. Das Fluid Hießt also lediglich aus der Leitung 34 heraus, wenn der Druck in der Leitung 34 geringer ist als in der öffnung 30. Da die öffnung 30 nur 50$ des insgesamt verfügbaren Fluids erhält, ist die Menge an Fluid, die den Kompressor 10 verläßt, um 50% reduziert.

Der Kompressor 10 kann bezüglich seiner Kapazität auf 0 reduziert werden, indem man beide Ventile 40a und 40b schließt. Der Druck im Ausgang 30 nimmt dann einen Gleichgewichtsdruck an derart, daß kein Fluid an deren Platte 32 vorbeiströmt. Wenn Proportionalventile 40 verwendet werden, kann die Kapazität des Kompressors 10 zwischen 0 und 100% stetig verändert werden. Wenn beide Ventile 40a und 40b teilweise geschlossen sind, wird der Strom durch die beiden Öffnungen 39a und 39b

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entsprechend reduziert, und damit wird der Strom durch den Kompressor 10 insgesamt entsprechend reduziert. Ist eins der Ventile 40 teilweise geschlossen und das andere offen, dann liegt die Kapazität zwischen 50 und 100#.

Wenn bei einer speziellen Ausführungsform eine Steuerung nur eines Eingangs 39 ausreicht, dann wird nur ein Ventil 39 vorgesehen. Ein Ventil kann jedoch die Kapazität des Kompressors 10 nur in dem Bereich zwischen 50 und 100Ji steuern. Eine andere AusfUhrungsform besteht darin, dad nur die Zungen 37b und c vorgesehen sind, die Zunge 37a aber fehlt. Anstelle der Zunge 37a ist eine Zunge ähnlich der Zunge 38 vorgesehen, die an der beweglichen Platte 26 sitzt und in den Schlitz 36a ragt. Entsprechend sind andere Modifikationen denkbar derart, daß die Zungen 37 bezüglich des Punktes,von wo sie von der Wand 29 ausgehen, geändert werden. Es ist lediglich Bedingung, daß die Schlitze 36 und die Zungen 37 bzw. 38 zueinander ausgerichtet sind derart, daß benachbarte Schlitze im rechten Winkel zueinander angeordnet sind und einander gegenüberliegende Schlitze parallel zueinander sind.

Es ist auch denkbar, den Kompressor 10 derart auszubilden, daß seine Kapazität nicht variiert werden kann. In diesem Falle weist der Ring 35 Schlitze 36 auf, in die Zungen 37 in nicht dichtender Weise ragen. Dadurch erzielt man noch den Vorteil, daß die bewegliche Platte 26 in einem festen Winkelverhältnis zu der stationären Platte 28 sich befindet und die üblichen Oldham-Kupplungen nicht erforderlich sind.

Fluid kann eine Flüssigkeit, ein Gas oder beides sein.

Claims

Ansprüche:

Λ J Schneckenkompressor zum Transport eines Fluids, bestehend aus zwei, mit ineinandergreifenden Spiralwänden versehenen Platten, von denen die eine stationär ist und die andere eine Orbitalbewegung vollführt, und einem zwischen der beweglichen Platte und einem stationären Teil des Kompressors angeordneten Kupplungsring, der mit um 90° zueinander versetzten, radial verlaufenden Schlitzen versehen ist, in die zwei einander gegenüberliegende, mit der beweglichen Platte verbundene und zwei mit dem stationären Teil verbundene Führungsstücke hin und her gleitbar greifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (35) zwischen den beiden Platten (26,28) angeordnet ist und daß mindestens ein Führungsstück,als Zunge (37b) ausgebildet, außen von einer Wand (29b) radial nach außen abragt.

Postscheckkonto Beihri Wesi Konto 1 /43 84 100

Berliner Bank AG . Konin 01 1092t 900

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2. Schneckenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige Führungsstücke, als Zungen (37a-c) ausgebildet, von den "Wänden (29a,29b) radial nach außen abragen.
3. Schneckenkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß die Zunge(n) (37a-c) dichtend zwischen den Platten (26,28) und in dem Schlitz bzw. den Schlitzen (36a-c) angeordnet ist (sind).
4. Schneckenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (35) gleitend zwischen den Platten (26,28) angeordnet ist.
5. Schneckenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (36a-d) von der Innenseite des Kupplungsringes (35) radial nach innen ragen.
6. Schneckenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zunge (37c) durch das Ende einer Wand (29a), insbesondere der beweglichen Wand (29a), gebildet wird.
7. Schneckenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichne t, daß zwei Fluid-Eingänge (39a,39b) vorgesehen sind und daß diese durch mindestens eine Zunge (37b) voneinander getrennt sind.
8. Schneckenkompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Eingänge (39a,39b) mit einem Ventil (40a,40b) ausgerüstet ist derart, daß die Kapazität des Kompressors zwischen 50 und 100 % variiert werden kann.

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9» Schneckenkompressor nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η ze lehn e t, daß beide Eingänge (39a,39b) mit einem Ventil (40a,40b) ausgerüstet sind derart, daß die Kapazität des Kompressors zwischen 0 und 100 % variiert werden kann.
10, Schneckenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum der stationären Platte (28) eine Ausgangsleitung (30) vorgesehen ist, in der sich ein Rückschlagventil (31-33) befindet.
11 ο Schneckenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zunge (38) in Form eines rechteckigen Blockes von einer der Platten (26,28) in einen Schlitz (36d) des Ringes (35) ragt und in diesem gleitbar ist.