DE3877909T3 - Rotorauswuchtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft motorangetriebene Maschinen, z.B. Motorkompressoren, die vor allem zum Komprimieren von Kälteträgern geeignet sind, und vor allem ein verbessertes Massenausgleichsverfahren, bei dem ein an dem Motorrotor angebrachtes Gegengewicht verwendet wird.
• Bei verschiedenen Arten von Rotationsmaschinen wie z.B. den Motorkompressoren, die einen Stator und einen Rotor umfassen, der an einer Antriebswelle zum drehbaren Antreiben derselben angebracht ist, ist es üblich, ein sich im allgemeinen umfangsseitig erstreckendes Gegengewicht an einem oder an beiden Enden des Rotors vorzusehen, um somit die Rotor/Antriebswellenanordnung gegenüber den asymmetrischen Kräften im Gleichgewicht zu halten, die während des Betriebs der Rotationsmaschine auftreten. So erstrecken sich die Gegengewichte bei z.B. dem Kompressor, der in unserer GB-A-2 194 291 dargestellt ist, welches ein nur als eine Zwischenveröffentlichgung relevantes Dokument ist, typischerweise von der Rotorendfläche aus axial nach außen, wobei die winkelige umfangsseitige Ausdehnung jedes Gegengewichts nicht größer als 1800 ist.
• In den "Patent Abstracts of Japan" (Patentzusammenfassungen von Japan), Band 9, Nr. 208 der JP-A-60 70953 wird ein Gegengewicht offenbart, das dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht. Bei dieser vorbekannten Konstruktion liegen die Haltemittel auf entgegengesetzten Enden einer diametralen Ebene durch die Rotorachse. Die im Anspruch 1 definierte vorliegende Erfindung sorgt für eine bessere Sicherung des Gegengewichts auf einem Rotor, da man im Gegensatz zu früheren Ansichten im Falle von Gegengewichten mit einer relativ großen axialen Länge herausgefunden hat, daß es sich bei der Hauptlast, die auf die Befestigungsnasen einwirkt, die in den Haltemitteln aufgenommen werden, aufgrund der Zentrifugalkräfte, die auf das Gegengewicht einwirken, nicht um eine Schubbelastung, sondern um eine Zugbelastung handelt, die sich aus dem Biegemoment entwickelt, das durch die Zentrifugalkraft geschaffen wird, wodurch die Tendenz besteht, daß das Gegengewicht aus seinen Befestigungsnasen herausgezogen wird. Nach der vorliegenden Erfindung ist ein größerer Momentarm vorgesehen, der der Zentrifugalkraft entgegenwirkt, die dahingehend wirkt, daß das Gegengewicht aus seiner Stellung vertrieben wird, so daß die Größe dieser dynamischen Belastung beträchtlich reduziert und deren potentieller gegenteiliger Effekt bei einer normalen Betriebsgeschwindigkeit der Kurbelwelle beseitigt wird. Eine noch bessere Halterung erhält man, wenn das Gegengewicht abgestuft ist, wie dies in Anspruch 2 definiert ist, um so das zentrifugal induzierte Moment zu reduzieren, das eine Zugspannung an die Haltemittel anlegt.
• So hat man herausgefunden, daß das Befestigen des Gegengewichts an dem Rotor durch Ausdehnen von ein oder mehr Nasen von dem Rotor durch Öffnungen in dem Gegengewicht und dann das Stauchen der Enden dieser Nasen, um so das Gegengewicht an der richtigen Stelle zu befestigen, wie dies bei der bevorzugten Konstruktion geschieht, ein einfaches, kostengünstiges und dennoch zufriedenstellendes Verfahren für die Herstellung der Anordnung liefert.
• Die oben aufgeführten sowie weitere Vorteile dieser Erfindung werden im folgenden anhand der Beschreibung und der dazugehörigen Ansprüche mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen verdeutlicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Figur 1 ist eine Schnittansicht des unteren Abschnitts einer hermetischen Motorkompressoranordnung, z.B. eines Kompressors mit Zahnkranz, und zeigt eine ausgeglichene Rotoranordnung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert und an einer Kurbelwelle angebracht ist, wobei der Schnitt entlang einer radialen Ebene verläuft, die sich entlang der Rotationsachse der Kurbelwelle erstreckt;
• Figur 2 ist eine bruchstückartige, auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Rotors und seines zugehörigen Gegengewichts nach dieser Erfindung,
• Figur 3 bis 5 sind eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Bodenansicht des Gegengewichts nach Fig. 2;
• Figur 6 ist eine Schnittansicht eines Teils eines befestigenden Flanschabschnitts, wobei der Schitt entlang der Linie 6-6 nach Fig. 3 verläuft; und
• Figuren 7 und 8 sind eine seitliche Schnittansicht des Gegengewichts und eine Draufsicht auf das Gegengewicht nach Fig. 2, das jeweils in einer zusammengebauten Beziehung mit einem Motorrotor dargestellt ist.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
• Obwohl die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf viele verschiedene Arten von Rotationsmaschinen angewendet werden können, die eine Kurbelwelle aufweisen, an der ein Motorrotor befestigt ist, betrifft die hier aufgeführte Beschreibung eine hermetische Maschine mit Zahnkranz, die vor allem für die Kompression von Kälteträgern für Klimaanlagen und/oder Kühlmaschinen geeignet ist, wie z.B. die Maschine, die in unserer oben erwähnten GB-A-2 194 291 dargestellt ist.
• Die Maschine 10 des Spiraltyps umfaßt ein oberes Kurbelwellenlager 12, ein Paar von passenden spiralförmigen Schneckenelementen zum Komprimieren von Gasen (nicht dargestellt), ein unteres Kurbelwellenlager 14, eine vertikal angeordnete, drehbare Kurbelwelle 16, die in den oberen und unteren Lagern 12 undl4 gelagert ist, einen Elektromotor zum Antreiben der Kurbelwelle, mit einem Rotor 18, der auf dem oberen Umfang der Kurbelwelle durch Wärmeschrumpfen angebracht ist, einem Stator 20, und einer Ummantelung 22, die alle oben genannten Elemente umschließt, wobei der Stator in der Ummantelung in einer Preßpassung sitzt.
• Der Rotor 18 ist normalerweise von einer herkömmlichen Kurzschlußläuferbauart und umfaßt einen im allgemeinen kreisförmigen, zylindrischen Körper 26 mit einer Bohrung 28, die sich dort hindurch erstreckt, und umfaßt an seinen entgegengesetzten axialen Enden obere und untere Endringe 30 und 32, ein Paar von umfangsseitig beabstandeten integralen Befestigungsnasen 34, die sich von dem Endring 30 aus erstrecken, ein erstes ausgleichendes Gegengewicht 36, das mittels Nasen 34 an dem oberen Endring 30 angebracht ist, und ein zweites ausgleichendes Gegengewicht 38, das an dem unteren Endring 32 befestigt ist. Der obere Endring 30 hat eine axiale Endfläche 40, die mit einer Vielzahl von winkelig beabstandeten, sich axial erstreckenden Vorsprüngen 42 versehen ist, die so ausgelegt sind, daß sie Gasturbulenzen zur Kühlung erzeugen können, wenn sich der Rotor dreht.
• Nach der vorliegenden Erfindung ist das erste ausgleichende Gegengewicht 36 abgestuft und umfaßt zwei halbzylindrische C-förmige Abschnitte, die einen axial inneren Abschnitt 44 umfassen, der innerhalb des Endrings 30 aufgenommen werden kann und umfangsseitig entgegengesetzte Endflächen 46 aufweist, einen axial äußeren Abschnitt 48, der sich axial nach außen von der Endfläche 40 erstrecken kann und umfangsseitig entgegengesetzte Endflächen 50 und ein Paar von entgegengesetzten, sich umfangsseitig erstreckende Flanschabschnitte 52 aufweist, von denen jeder eine Öffnung 54 umfaßt, die größenmäßig so bemessen ist, daß sie eine Nase 34 aufnehmen kann, um das Gegengewicht 36 an dem Endring 30 zu befestigen. Die Abschnitte 48 und 44 haben jeweils bogenförmige Körperabschnitte zwischen ihren jeweiligen Endflächen 50 und 46, von denen sich jeder umfangsseitig über einen Bogen von bis zu höchstens 180º erstreckt, so daß er sich ganz auf einer Seite einer diametralen Fläche "P" befindet, die sich entlang der Rotationsachse "A" des Rotors erstreckt. Die Flanschabschnitte 52 erstrecken sich andererseits umfangsseitig von der Verbindungsstelle der Flächen 50 und 46 der Abschnitte 48 und 44, um eine winkelförmige Ausdehnung zu bilden, die 180º überschreitet. So befinden sich die Gegengewichthauptkörperabschnitte im zusammengebauten Zustand auf der entgegengesetzten Seite der Ebene "P" von den Befestigungsnasen 34 und den damit zusammenwirkenden Flanschausdehnungen 52 aus.
• Überraschenderweise verringert die Vorsehung eines Gegengewichts, das einen Hauptkörperabschnitt aufweist, der sich umfangsseitig bis zu etwa 180º erstreckt und ein Paar von Befestigungsflanschabschnitten aufweist, die sich umfangsseitig nach außen von entgegengesetzten Enden dieses Hauptkörpers aus über 180º hinaus erstrecken, in einem beträchtlichen Maße die auf die Befestigungsmittel einwirkenden Belastungen, und da volle 180º zur Verfügung stehen, ist auch mehr Raum für das Gegengewicht selber vorgesehen (d.h. es kann umfangsseitig länger sein, oder bei einem gegebenen Gewicht eine geringere axiale Länge aufweisen).
• Für das Zusammenbauen wird das Gegengewicht 36 oberhalb des Endrings 30 angeordnet und der innere Abschnitt 44 wird koaxial in die mittlere Bohrung 28 des Rotors 18 eingeführt, wodurch Nasen 34 in den Öffnungen 54 der Flansche 52 aufgenommen werden. Das axiale Ende jeder Nase wird dann verformt (z.B. gestaucht), und zwar so, daß jede Nase in ihrer Öffnung mechanisch so festgesetzt wird, daß sie nicht mehr daraus entfernt werden kann.

Claims (5)

1. Rotor zur Verwendung in einer Rotormaschine mit einer drehbaren Welle (16), an der der Rotor (18) angebracht ist, wobei der Rotor ein Gegengewicht umfaßt, das an einer Endfläche des Rotors befestigt ist, wobei das Gegengewicht folgendes umfaßt: einen Hauptkörperabschnitt (48) von beträchtlicher Masse, wobei sich dieser Hauptkörperabschnitt im allgemeinen umfangsseitig entlang der Endfläche (40) des Rotors (18) über einen Bogen erstreckt, der nicht größer als 1800 dieser Endfläche (40) ist, und auf einer Seite einer imaginären Ebene (P) positioniert ist, die die Rotorachse (A) einschließt und den Rotor in zwei imaginäre Hälften teilt, und Befestigungsflansche (52), die sich ausgehend von entgegengesetzten Enden des Hauptkörperabschnifts (48) nach außen erstrecken und sich im allgemeinen umfangsseitig entlang der Endfläche (40) des Rotors erstrecken, wobei die Flansche (52) Mittel (54) umfassen, durch die sie an der Rotorendfläche (40) befestigt werden, und wobei der Hauptkörperabschnitt einen Abschnitt (48) umfaßt, der sich axial nach außen ausgehend von der Rotorendfläche (40) bis über die Flansche hinaus erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flansche (52) zu der anderen Seite der Ebene (P) erstrecken, daß die Befestigungsmittel auf dieser anderen Seite der Ebene (P) positioniert sind, und daß die Befestigungsmittel eine Öffnung (54) in jedem Befestigungsflansch (52) umfassen, wobei jede dieser Öffnungen (54) Befestigungsmittel (34) zum Sichern des Gegengewichts (36) an der Endfläche (40) des Rotors (18) gegen eine axiale bzw. radiale Bewegung aufnimmt.

2. Rotor nach Anspruch 1, bei dem der Abschnitt (48) des Hauptkörperabschnitts C- förmig ist und der Hauptkörperabschnitt so abgestuft ist, daß er außerdem einen C-förmigen inneren Bereich (44) umfaßt, der so abgemessen ist, daß er in eine Bohrung paßt, die in der Endfläche (40) des Rotors (16) vorgesehen ist.

3. Rotor nach Anspwch 1 oder Anspmch 2, bei dem sich die Flansche (52) nach außen ausgehend von entgegengesetzten, umfangsseitig beabstandeten Enden (50) des Körpers aus erstrecken.

4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Befestigungsmittel Nasen (34) sind.

5. Rotor nach Anspwch 4, bei dem die Enden der Nasen (34) umgestaucht werden, um die Flansche (52) zu befestigen.