DE4403649A1

DE4403649A1 - Lagerung und Antrieb der Rotoren eines Schraubenrotorverdichters

Info

Publication number: DE4403649A1
Application number: DE19944403649
Authority: DE
Inventors: Hans-Herrmann Dipl Reinersmann
Original assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Current assignee: GHH Rand Schraubenkompressoren GmbH
Priority date: 1994-02-05
Filing date: 1994-02-05
Publication date: 1995-08-10
Anticipated expiration: 2014-02-06
Also published as: DE4403649C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotorverdichter mit Kämmeingriff zwischen einem schraubverzahnten Rippenrotor und einem schraubverzahnten Nutenrotor.

Die Entwicklung von Schraubenrotorverdichtern, d. h. zweiwelligen Drehkolbenmaschinen mit ausgeprägter Schrägverzahnung der Profile und diagonaler Durchströmung ihres Arbeitsraumes gehen bereits auf das Ende des letzten Jahrhunderts zurück. Das Grundpatent stammt von Lysholm, der erkannt hatte, daß sich mit der Schrägverzahnung eine innere Verdichtung erreichen läßt.

Der Schraubenrotorverdichter als zwangsläufig fördernde Verdrängermaschine transportiert dementsprechend das Fördermedium nicht nur von der Saug- zur Druckseite, sondern verdichtet es auch auf diesem Wege durch Verkleinerung der Zahnlückenräume. Drehen sich die Läufer bzw. Rotoren im Gehäuse, kommen sie an der saugseitigen Steuerkante außer Eingriff, so daß sich ein Querschnitt und ein Volumen zum Ansaugen öffnet. Bei weiterer Drehung kommen die Rotoren an ihren Steuerkanten wieder zum Eingriff. Der Querschnitt des in axialer Richtung sich bewegenden Arbeitsraumes verkleinert sich bis zur Steuerkante auf der Druckseite des Gehäuses, an der das komprimierte Medium ausgeschoben wird.

Schraubenrotorverdichter lassen sich direkt mit der Motordrehzahl oder über ein eingebautes Getriebe antreiben.

Verdichter mit hohen Kompressionsverhältnissen (Enddruck/Saugdruck) über etwa 4,0 werden auf der Saugseite mit einer Öleinspritzung in den Arbeitsraum versehen, um die entstehende Kompressionstemperatur auf maximal 100°C zu begrenzen. Bei diesen Maschinen befindet sich zwischen den Rotoren ein Ölfilm. Im Gegensatz zu Verdichtern ohne Öleinspritzung ist hier kein Ausgleichsgetriebe erforderlich, welches die Rotoren vor Berührung schützt.

Die Rotoren der bekannten Schraubenrotorverdichter besitzen beidseitig angeordnete Zapfen, die in Axial- und Radiallagern im Gehäuse gelagert sind.

Nachteilig ist bei dieser Ausführung die hohe Durchbiegung der Rotoren und das gleichzeitige Auftreten von hohen Torsions- und Biegespannungen an dem angetriebenen Rotorzapfen. Um den Rotoren eine möglichst hohe Steifigkeit zu verleihen bzw. um die erforderlichen Drehmomente übertragen zu können, führt man die Lagerzapfen möglichst groß aus. Dies hat zur Folge, daß der Lagerdurchmesser und der Lagerabstand auch entsprechend groß gewählt werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Schraubenrotorverdichter die Belastung der angetriebenen Zapfen zu verkleinern und den Rotoren insgesamt eine höhere Steifigkeit zu geben.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung in der Weise gelöst wie es in den Patentansprüchen 1 und 2 angegeben ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist Gegenstand eines weiteren Anspruchs.

Nach der Erfindung weist der Schraubenrotorverdichter innenliegende Rotorenlagerungen auf. Die Lagerzapfen, nachstehend Zapfen genannt, für den Haupt- und Nebenrotor sind jeweils Teile des saugseitigen bzw. des druckseitigen Lagergehäuses, bestehen also aus dem gleichen Material, z. B. Stahlguß. Die Zapfen ragen in Bohrungen der Rotoren hinein, die zur Lagerung der Zapfen mit Gleit- oder Wälzlagern ausgerüstet sind.

Ein besonderer wirtschaftlicher Vorteil dieser Lagerkonstruktion ist darin zu sehen, daß der so konstruierte Rotorverdichter eine gegenüber Verdichtern des Standes der Technik extrem kurze Bauform aufweist.

Es können für die Lagerung wahlweise saugseitig Axial- und Radiallager und druckseitig Radiallager oder aber saugseitig Radiallager und druckseitig Axial- und Radiallager verwendet werden.

Je nach Wunsch läßt sich der Antrieb des Schraubenrotorverdichter an einem der saug- oder druckseitigen Rotoren anordnen.

Nach Anspruch 1 ist für den Antrieb eine Torsionswelle vorgesehen, die durch eine Bohrung im saug- oder druckseitigen Lagergehäuse und einen der vier Zapfen geführt ist. Über eine Kupplung am äußeren Ende der Torsionswelle erfolgt der Antrieb des Verdichters.

In einer Alternative nach Anspruch 2 erfolgt der Verdichterantrieb über ein Zahnradgetriebe. An einem der vier Rotorenden ist ein Getriebeabtriebsrad eingeschraubt oder eingeschrumpft, das in ein Getriebeantriebsrad mit Antriebswelle eingreift.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schraubenrotorverdichter mit Torsionswelle und

Fig. 2 als Einzelheit einen Getriebeantrieb im Längsschnitt.

Das saugseitige Lagergehäuse (3) ist an seiner Innenseite mit einem Zapfen (14) zum Eingriff in die Bohrung im Rotor (12) und mit einem weiteren Zapfen (14) zum Eingriff in den Rotor (12a) ausgestattet.

Das druckseitige Lagergehäuse (15) besitzt an seiner Innenseite ebenfalls Zapfen (14). Einer dieser Zapfen greift in die Bohrung im Rotor (12) und der andere in die Bohrung im Rotor (12a) ein.

Demnach bestehen die erfindungsgemäßen Rotoren (12, 12a) innerhalb des Verdichtergehäuses (11) nur noch aus dem schraubverzahnten Rippenrotor und dem schraubverzahnten Nutenrotor, in deren Enden zentrische Bohrungen zur Aufnahme der Zapfen (14) eingebracht sind.

Im Ausführungsbespiel gemäß Fig. 1 befindet sich der Antrieb des Verdichters saugseitig am Rotor (12).

Die Lagerung der Rotoren (12, 12a) auf den druckseitigen Zapfen (14) erfolgt durch Radiallager (16, 17). Saugseitig sind die Rotoren (12, 12a) in Radiallagern (5, 22) und Axiallagern (9, 21) auf den Zapfen (14) gelagert.

Der Antrieb eines Rotors (12) erfolgt auf der Saugseite gemäß Fig. 1 mit Hilfe einer Torsionswelle (4). Diese Torsionswelle ist durch eine Bohrung im saugseitigen Lagergehäuse (3) und den Zapfen (14) geführt und weist am innenseitigen Ende eine Verdickung (4a) auf, die sich in einer Ausnehmung der Bohrung befindet. Das verdickte Ende (4a) der Torsionswelle (4) kann bei der Montage des Verdichters in die Ausnehmung der Bohrung eingesetzt werden. Anschließend wird das antriebsseitige Lagergehäuse (3) über die Torsionswelle (4) geschoben und der Zapfen (14) mit den Lagern (5, 9) in den Rotor (12) geschoben.

Zwischen der Torsionswelle (4) und dem Rotor (12) wird dadurch eine formschlüssige Verbindung hergestellt. Innerhalb des saugseitigen Lagergehäuses (3) ist eine Wellendichtung (2) für die Torsionswelle (4) angeordnet.

Auf das äußere Ende der Torsionswelle (4) ist die zum Verdichter gehörige Kupplungshälfte (1) gesetzt, die durch eine Mutter (23) gehalten wird.

Als Antriebs-Alternative ist in Fig. 2 dargestellt, daß der Rotor (12) saugseitig über ein Zahnradgetriebe angetrieben wird. Ein Getriebeabtriebsrad (25) ist an der Seite des Rotors (12) erkennbar, das in ein Getriebeantriebsrad (27) mit Antriebswelle (26) eingreift. Die Antriebswelle ist in Radiallagern (13, 18) an der Getriebeinnenseite des Verdichtergehäuses (11) und der Getriebeaußenseite des Lagergehäuses (3) gelagert.

In der Mitte, unten, von Fig. 2 ist die Lagerung des Zapfens (14) in der Bohrung des Getriebeabtriebsrades (25) erkennbar, nämlich das Radiallager (5) und das Axiallager (9). Des weiteren sind Distanzringe (6, 8) und Vorspannfeder (7) dargestellt.

Bezugszeichenliste

1 Kupplungshälfte Verdichter
2 Wellendichtung
3 Lagergehäuse Antriebsseite
4 Torsionswelle
4a Torsionswelle (Verdickung)
5 Radiallager Antriebsseite Rotor 12
6 Distanzring
7 Vorspannfeder
8 Distanzring
9 Axiallager Rotor 12
10 Wellenmutter
11 Verdichtergehäuse
12 Rotoren
12a Rotoren
13 Getriebelager (im Lagergehäuse 3)
14 Zapfen
15 Lagergehäuse Druckseite
16 Radiallager Druckseite Rotor 12
17 Radiallager Druckseite Rotor 12a
18 Getriebelager (im Verdichtergehäuse 11)
19 Wellenmutter
20 Vorspannfeder
21 Axiallager Rotor 12a
22 Radiallager Antriebsseite Rotor 12
23 Mutter
24 Sicherungsring
25 Getriebeabtriebsrad
26 Antriebswelle
27 Getriebeantriebsrad

Claims

1. Rotorverdichter mit Kämmeingriff zwischen einem schraubverzahnten Rippenrotor und einem schraubverzahnten Nutenrotor, dadurch gekennzeichnet,
daß das saugseitige (3) und druckseitige (15) Lagergehäuse Zapfen (14) aufweisen, die in Bohrungen innerhalb der Rotoren (12, 12a) hineinragen, die mit Gleit- oder Wälzlagern (5, 9, 16, 17, 21, 22) versehen sind,
daß durch eine Bohrung im saug- oder druckseitigen Lagergehäuse (3, 15) und einen der vier Zapfen (14) eine Torsionswelle (4) mit Kupplungshälfte (1) für den Verdichterantrieb geführt ist,
daß lagergehäuseseitig eine Wellendichtung (2) angeordnet ist und am Ende der Bohrung für die Torsionswelle (4) eine Ausnehmung zur formschlüssigen Verbindung zwischen der Verdickung (4a) der Torsionswelle (4) und dem Rotor (12) vorgesehen ist.

2. Rotorverdichter mit Kämmeingriff zwischen einem schraubverzahnten Rippenrotor und einem schraubverzahnten Nutenrotor, dadurch gekennzeichnet,
daß das saugseitige und druckseitige Lagergehäuse (3, 15) Zapfen (14) aufweist, die in Bohrungen innerhalb der Rotoren (12, 12a) hineinragen, die mit Gleit- oder Wälzlagern (5, 9, 16, 17, 21, 22) versehen sind,
daß an einem der vier Enden der Rotoren (12, 12a) ein Getriebeabtriebsrad (25) eines Zahnradgetriebes eingeschraubt oder eingeschrumpft ist, das in ein Getriebeantriebsrad (27) eingreift, wobei die Antriebswelle (26) des Getriebeantriebsrades (27) in Radiallagern (13, 18) des Kompressor- bzw. des Lagergehäuses gelagert ist.

3. Rotorverdichter nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen in den Rotoren (12, 12a) für die Zapfen (14) wahlweise saugseitig Axial- und Radiallager und druckseitig Radiallager oder saugseitig Radiallager und druckseitig Axial- und Radiallager aufweisen.