DE3609996C2 - Schraubenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem solchen Schraubenverdichter wird nach JP 60-3493 A (Patents Abstr. of Japan, Sect. M. Vol. 9 (1985), Nr. 117 (M-381) zur Verringerung eines durch ein Spiel zwischen Rotorstirn- und angrenzenden Gehäusewänden möglichen Kompressionsverlustes eine in Achsrichtung der Rotoren verschiebbare Scheibe in diesen das Spiel bedingenden Zwischenraum eingelegt.

Dieser Weg zur Verringerung spielbedingter Kompressionsverluste soll erfindungsgemäß nicht beschritten werden. Es wird vielmehr angestrebt, in dem betreffenden Bereich ein Spiel durch konstruktiv einfache Maßnahmen von vornherein zu vermeiden.

Bei Verfolgung dieses Zieles wird bisher das Spiel zwischen den druckraumseitigen Stirnflächen der Rotoren und der zugeordneten planen Gehäuseendwand dadurch eingestellt, daß der Rotor bei der Montage voll zur Anlage an die Gehäusewand gebracht wird und anschließend mit Hilfe einer Einstellung der den Rotor aufnehmenden Lager mit einem vorbestimmten Spiel zwischen den beiden angrenzenden Flächen versehen wird.

Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, diese Spieleinstellung zu vereinfachen und das Spiel praktisch auf Null zu verringern. Dadurch soll eine optimale Dichtwirkung an den Anlageflächen zwischen druckraumseitiger Rotorstirnwand und angrenzender planer Gehäusewand erreicht werden.

Gelöst wird dieser Aufgabenkomplex durch eine Ausgestaltung des Schraubenverdichters nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Dichtflächen von Rotationskolbenmaschinen zur Verbesserung der Dichtwirkung mit labyrinthartigen Strukturen zu versehen, ist an sich bereits aus DE-OS 22 32 609 und DE-PS 7 21 481 bekannt. Allerdings befinden sich diese Strukturen nicht in einem von dem Gehäuse und den Rotoren abweichenden anderen besonderen Material, das eine Spieleinstellung durch Materialabtragung und/oder Verformung ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Auf die wesentlichen Vorteile des Erfindungsgegenstandes wird bei der Beschreibung des Ausführungsbeispieles noch näher eingegangen werden.

Das Ausführungsbeispiel zeigt in

Fig. 1 einen Schraubenverdichter im Längsschnitt

Fig. 2 die Aufsicht auf eine Scheibe nach Linie II-II in Fig. 1

Fig. 3 einen Ausschnitt nach Linie III-III.

In einem Gehäuse 1 sind ein Haupt (2)- und ein Neben (3)- Rotor gelagert. Das zu verdichtende Fluid gelangt durch den Saugraum 4 in die Verdichtungsräume zwischen den Rotoren 2 und 3. Die Lagerung der Rotoren 2 und 3 erfolgt in axialer Richtung derart, daß eine axiale Fixierung lediglich in Richtung einer Verschiebung der Rotoren zum saugraumseitigen Ende des Gehäuses 1 hin gegeben ist. In axial entgegengerichteter Richtung besteht dagegen eine lagermäßige Fixierung nicht. Eine solche Fixierung ist in der Regel nicht notwendig, da bei Betrieb des Verdichters stets in Richtung des Saugraumes 4 weisende Axialkräfte auf die Rotoren 2 und 3 einwirken. Ein Anlaufen auf der druckraumseitigen planen Endwand 5 des Lagerteils 9 des Gehäuses 1 ist nur bei falscher Drehrichtung der Rotoren 2 und 3 möglich.

Der Stirnspalt zwischen der Endwand 5 und den Stirn­ seiten 6 der Rotoren 2 und 3 wird im Stand der Technik bisher nicht durch maßgenaue Fertigung der Rotoren und des Lagerteils 9 festgelegt, sondern durch entsprechende Fixierung der die Rotoren aufnehmenden Axiallager 7. Bewerkstelligt wird dies durch Verdrehen und Sichern der auf den druckraumseitigen Rotorwellenstumpf-Ver­ längerungen angeordneten Muttern 8, wobei durch Aus­ messen während der Montage sichergestellt werden muß, daß einerseits die Rotoren 2, 3 die Endwand 5 nicht be­ rühren und daß andererseits ein Maximalspiel nicht über­ schritten wird.

Bei der Ausführung nach der Erfindung sind kleinere Stirnspalte bei geringerem Montageaufwand erreichbar. Dies wird nach der erfindungsgemäßen Ausführung dadurch ermöglicht, daß auf die Endwand 5 des Lagerteils 9 des Gehäuses 1 an den Auflageflächen für die stirnseitigen Enden der Rotoren 2 und 3 eine getrennte Scheibe 10 aus einem Material aufgebracht ist, das einen erheblich niedrigeren Verformungswiderstand aufweist als das Material der Rotoren 2 und 3.

Durch diese Ausbildung ist folgendes möglich.

Bei der Montage des Schraubenverdichters können die Rotoren 2 und 3 mit Hilfe der Muttern 8 an den druck­ kammerseitigen Stirnflächen zur Anlage an die Scheibe 10 gebracht werden. Durch den im Vergleich zu dem Rotor­ material niedrigen Verformungswiderstand des Materials der Scheibe 10 kann sich im Verdichterbetrieb das not­ wendige Spiel zwischen den Stirnseiten 6 und der End­ fläche 5 des Lagerteils 9 des Gehäuses 1 selbsttätig einstellen.

Für die selbständige Spieleinstellung ist es besonders günstig, die zur Stirnseite 6 der Rotoren weisende Ober­ fläche der Scheibe 10 zerklüftet auszubilden. Denn bei einer solchen Oberfläche können sich die Spitzen des zerklüftet ausgebildeten Materials am besten durch plastische Verformung dem notwendigen Spiel anpassen.

Das Material der Scheibe 10 muß einerseits einen wesentlich geringeren Verformungswiderstand aufweisen als dasjenige der Rotoren, muß aber andererseits auch bei den zu erwartenden Betriebstemperaturen genügend Festigkeit aufweisen, um Setzerscheinungen auszuschließen. Ein solcher Werkstoff kann z.B. ein aushärtbarer Kunststoff oder ein üblicher Lagerwerkstoff sein, wobei insbesondere Polyamidimid verwendet werden kann.

Die Zerklüftung der Oberfläche der Scheibe 10 erfolgt am besten nach einem ganz bestimmten Muster. Dies besteht darin, daß die radial innerhalb und außerhalb der Stirnseiten 6 liegenden Flächenbereiche der Scheibe 10 als konzentrisch verlaufende kreisförmige abwechselnd in Folge angeordnete Vertiefungen 11 und Erhöhungen 12 ausgebildet sind.

In denjenigen Bereichen der Scheibe 10, die direkt den Stirnseiten 6 der Rotoren gegenüberliegen, sind die abwechselnd aufeinander folgenden Vertiefungen und Erhöhungen radial strahlenförmig ausgebildet.

Durch die konzentrische Kreisanordnung der Vertiefungen 11 und 12 wird eine Dichtung für das komprimierte Fluid in Radialrichtung gewährleistet. Die radial sternförmig ausgerichteten Erhöhungen und Vertiefungen sorgen in Umfangsrichtung zwischen den einzelnen Nutkanälen der Rotoren 2 und 3 für eine Abdichtung.

Durch die vorgeschlagene Anordnung der Vertiefungen und Erhöhungen an der Oberfläche der Scheibe 10 wird eine Labyrinth-Dichtwirkung erzielt.

Die Scheibe 10 kann innerhalb des Gehäuses 1 gleich­ zeitig als Dichtung zwischen dem Mittelteil des Ge­ häuses und dem auf der Druckkammerseite anzubringenden Lagerteil 9 dienen. In dieser Funktion ist die Scheibe 10 in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eingesetzt.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Scheibe hat u.a. vor allem folgende Vorteile:

• - Bei der Montage des Schraubenverdichters können die Rotoren über die Lagerfixierung an die Scheibe bis zur Berührung herangeführt werden. Der end­ gültige Stirnspalt stellt sich dann an dem be­ triebswarmen Schraubenverdichter selbsttätig durch "Einarbeiten" ein.
• - Außer der Minimierung des Spieles zwischen druck­ kammerseitiger Stirnseite der Rotoren und an­ grenzender Gehäusewand läßt sich die Scheibe als Labyrinth-Dichtung gegen einen Aus- oder Übertritt komprimierten Fluids verwenden.
• - Wegen des für die Scheibe wählbaren relativ weichen Materials kann die Scheibe als Dichtung zwischen dem mittleren Gehäuseteil des Schraubenverdichters und dem druckkammerseitig anzusetzenden, die Lager enthaltenden Gehäusedeckel dienen. Dadurch kann auf besondere Flüssigdichtmittel an diesen Flächen verzichtet werden, wodurch die Gefahr von Störungen durch unbeabsichtigte Überschuß­ mengen an Dichtmittel von vornherein ausgeschlossen ist.
• - Die genau festzulegenden Steuerkanten der druckkammerseitigen Auslaßöffnung 13 für das komptimierte Fluid können in der Scheibe 10 ange­ ordnet werden. Dadurch lassen sich die Steuer­ kanten äußerst exakt herstellen, z.B. durch Spritzgießen, Stanzen oder Fräsen der Scheibe.
• - Bei Schraubenverdichtern für verschiedene Ver­ dichtungsverhältnisse können jeweils unter­ schiedliche Scheiben mit unterschiedlichen Aus­ laßöffnungen 13 eingesetzt werden. Dadurch werden für solche Fälle unterschiedliche teuere Gehäuse­ gußteile überflüssig.
• - Für den Fall, daß die Rotoren des Schraubenver­ dichters unbeabsichtigt einmal in verkehrte Dreh­ richtung versetzt werden, was bei nicht zwei­ seitig fixierter Axiallagerung der Rotoren zu einem Anlauf der druckkammerseitigen Stirn­ seiten 6 der Rotoren an die Endwand 5 des Lager­ teils 9 führt, wird eine Beschädigung der Endwand dadurch vermieden, daß allenfalls eine Beschädigung der Scheibe eintritt, die allerdings kostengünstig ersetzt werden kann.

Claims (6)

1. Schraubenverdichter mit Kämmeingriff zwischen einem Haupt- und einem Nebenrotor innerhalb eines von achsparallelen, sich schneidenden Bohrungen gebildeten und stirnseitig von planen Endwänden begrenzten Arbeitsraumes in einem Gehäuse mit von den an den Endwänden gelagerten Rotoren steuerbaren Ein- und Außlaßöffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die an der druckseitigen Stirnseite (6) der Rotoren (2, 3) angeordnete Gehäuseendwand (5) eine Scheibe (10) aufgebracht ist, die aus einem Material besteht, das gegenüber demjenigen der Rotoren (2, 3) ge­ ringeren Verformungs- und/oder Verschleißwiderstand aufweist.

2. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) auf der der Stirnseite (6) der Rotoren (2, 3) zugewandten Seite eine zerklüftete Oberfläche aufweist.

3. Schraubenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerklüftungen in Kreisringbereichen der Gehäuseendwand (5), die außerhalb der Fuß- und Kopfkreise der Rippen der Rotoren (2, 3) liegen, zu einer in radialer Richtung wirkenden Labyrinth-Dichtung ausgebildet sind.

4. Schraubenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kreisringbereich der Gehäuseendwand (5), der zwischen dem jeweiligen Fuß- und Kopfkreis der Rippen der Rotoren (2, 3) liegt, die Zerklüftungen zu einer in Umfangsrichtung wirkenden Labyrinth- Dichtung ausgebildet sind.

5. Schraubenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) aus einem aushärtbaren Kunst­ stoff wie insbesondere Polyamidimid besteht.

6. Schraubenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) aus einem üblichen Lagermetall besteht.