DE4445958A1 - Schraubenverdichter - Google Patents

Description

Bekannte Schraubenverdichter weisen in einem Gehäuse zwar Schraubelemente auf, wobei jedes der beiden Schraubelemente mit einer eingängigen Gewindewendel ausgebildet ist. Das bedeutet, daß die Gesamtdruckdifferenz bei derartigen bekannten Schrauben­ verdichtern an den sich gegenüberliegenden axialen Enden bzw. Stirnseiten der beiden Schraubelemente in den beiden eingängigen Kammern erzeugt wird. Daraus resultiert jedoch, daß die erziel­ bare Gesamtdruckdifferenz bei bekannten Schraubenverdichtern klein bzw. niedrig ist. Ein weiterer Mangel solcher bekannter Schraubenverdichter mit eingängigen Gewindewendeln bzw. eingän­ gigen Kammern besteht in der relativ diskontinuierlichen Ver­ dichtung zwischen den beiden Schraubelementen, so daß Vibratio­ nen bei den bekannten Schraubenverdichtern kaum vermeidbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubenver­ dichter zu schaffen, welcher die oben genannten Mängel vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruches 1 gelöst. Bevorzugte Aus- und Weiterbildungen des er­ findungsgemäßen Schraubenverdichters sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Schraubenverdichter weist die Vorteile auf, daß die Druckdifferenz zwischen den einzelnen aufeinanderfolgen­ den Kammern der beiden Schraubelemente nur einen entsprechenden Bruchteil der Gesamtdifferenz darstellt, so daß die Verlu­ ste vergleichsweise gering bleiben bzw. relativ hohe Gesamt­ druckdifferenzen realisierbar sind. Nachdem bei dem erfindungsge­ mäßen Schraubenverdichter die Verdichtung in den aufeinanderfol­ genden Kammern der beiden Schraubelemente kontinuierlich er­ folgt, ergibt sich als weiterer Vorteil ein vibrationsärmerer Lauf des erfindungsgemäßen Schraubenverdichterts. Außerdem kann bei konstanter Drehzahl der beiden Schraubelemente der Druck und/oder die Fördermenge stufenlos eingestellt werden.

Der erfindungsgemäße Schraubendichter ist zum Verdichten von Luft oder anderer Gase geeignet, er kann auch als Vakuumpumpe angewandt werden. Eine weitere Verwendungsmöglichkeit besteht darin, den erfindungsgemäßen Schraubenverdichter als Motor zu verwenden, in welchem sich ein Gas - wie bei Druckluftmotoren bekannt - entspannt. Des weiteren ist es möglich, erfindungsge­ mäße Schraubenverdichter in Kombination anzuwenden, d. h. einen Schraubenverdichter als Verdichter anzuwenden, in welchem ein Gas verdichtet wird. Im verdichteten Zustand wird dem Gas dann Wärme zugeführt. Das verdichtete, erwärmte Gas wird anschließend in einem zweiten, erfindungsgemäßen Schraubenverdichter ent­ spannt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dar­ gestellten Ausbildungen des erfindungsgemäßen Schraubenverdich­ ters. Es zeigen:

Fig. 1 in einer räumlichen Darstellung zwei Schraubelemente des Schraubenverdichters ohne Gehäuse,

Fig. 2 eine Ansicht eines Schraubenverdichters in Blickrichtung von oben,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung einer zweiten Ausbil­ dung des Schraubenverdichters mit Schieberelementen, und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausbildung des Schraubenverdichters mit kegelstumpfförmigen Schraubelementen.

Fig. 1 zeigt in einer räumlichen Darstellung die beiden Schraub­ elemente 10 und 12 einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters. Die beiden Schraubelemente 10 und 12 sind zylindrisch ausgebildet und weisen jeweils eine Anzahl Gewinde­ wendeln 14 auf, die eng und dicht ineinandergreifen. Zu diesem Zwecke weisen die beiden zentralen Längsachsen 16 der Schraub­ elemente 10 und 12 voneinander einen Abstand auf, welcher der Summe der Radien der Kerne 18 der Schraubelemente 10 und 12 ent­ spricht.

Durch die Flanken 20 der Gewindewendeln 14 und die Zylinderflächen 22 der Kerne 18 zwischen den Gewindewendeln 14 werden Kammern 24 festgelegt, die außenseitig, d. h. auf der den Zylinderflächen 22 gegenüberliegenden Seite durch die entsprechende Ge­ häuse-Innenfläche 26 begrenzt werden (siehe die Fig. 2, 3 und 4).

Wie aus Fig. 1 deutlich ersichtlich ist, sind die beiden Schraub­ elemente 10 und 12, die in entgegengesetzten Drehrichtungen (siehe die Pfeile 28 und 30) angetrieben werden, jeweils mit einer An­ zahl Gewindewendeln 14 ausgebildet. Die Gewindewendeln 14 der Schraubelemente 10 und 12 sind in entgegengesetzte Richtungen orientiert, d. h. die eine Gewindewendel 14 ist linkgsgängig und die andere Gewindewendel 14 ist rechtsgängig orientiert. Ent­ sprechend die Kammern 24 der beiden Schraubelemente 10 und 12 in entgegengesetzten Schraubrichtungen orientiert.

Bei der in Fig. 1 gezeichneten Ausbildung werden die Kammern 24 der Schraubelemente 10 und 12 von einem axialen Ende 32 zum davon entfernten zweiten axialen Ende 34 hin kontinuierlich kleiner. Das wird dadurch erzielt, daß die Breite der Gewindewendeln 14 der beiden Schraubelemente 10 und 12 vom ersten axialen Ende 32 zum zweiten axialen Ende 34 hin kontinuierlich kleiner wird. Kontinuierlich kleinerwerdende Kammern 24 sind auch erzielbar, wenn die Tiefe der Gewindewendeln 14 der beiden Schraubelemente 10 und 12 vom ersten axialen Ende 32 zum zweiten axialen Ende 34 hin kontinuierlich kleiner wird. Bei dem ersten axialen Ende 32 handelt es sich folglich um das saugseitige Ende und beim zweiten axialen Ende 34 um das druckseitige Ende eines solche Schraubelemente 10 und 12 aufweisenden Schraubenverdichters.

In Fig. 1 sind die beiden Schraubelemente 10 und 12 jeweils mit Gewindewendeln 14 dargestellt, die einen viereckigen Wendelquer­ schnitt besitzen. Zweckmäßig kann es sein, die Gewindewendeln 14 als Trapezgewinde auszubilden.

Fig. 2 zeigt in einer Ansicht von oben zwei Schraubelemente 10 und 12 entsprechend den Schrauelementen 10 und 12, wie sie in Fig. 1 perspektivisch dargestellt sind. Die beiden zueinander pa­ rallel orientierten Schraubelemente 10 und 12 zylindrischer Aus­ bildung greifen entlang des kreuzweise schraffierten Abschnittes 36 eng und dicht ineinander, so daß durch die Schraubelemente 10 und 12 bzw. durch deren Gewindewendeln 14 und die Gehäuse-In­ nenfläche 26 eines Gehäuses 38 die oben in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Kammern 24 gebildet werden. Das Gehäuse 38 ist mit zwei zylindrischen Bohrungen 40 ausgebildet, deren Bohrungs­ durchmesser dem Außendurchmesser der Schraubelemente 10 und 12 entspricht. Die beiden zylindrischen Bohrungen 40 überschneiden sich entsprechend der Tiefe der Gewindewendeln 14, so daß die jeweilige Wendelaußenfläche 42 (siehe auch Fig. 1) eng an die Zylin­ derfläche 22 des jeweils anderen Schraubelementes 10 bzw. 12 an­ grenzt.

Die beiden Schraubelemente 10 und 12 werden bspw. mittels eines (nicht dargestellten) Zahnradgetriebes geeignet angetrieben.

Fig. 3 zeigt eine Ausbildung eines Schraubenverdichters 44, der sich von dem Schraubenverdichter 44 gemäß Fig. 2 insbesondere da­ durch unterscheidet, daß das Gehäuse 38 mit zwei axial verstell­ baren Schieberelementen 46 und 48 versehen ist. Mit den Schieber­ elementen 46, 48 ist es möglich, den Eintritt am ersten axialen Ende 32 (siehe Fig. 1) und/oder den Austritt am zweiten axialen Ende 34 (siehe Fig. 1) wunschgemäß einzustellen. Eine solche Einstellung ermöglicht eine Regelung des Schraubenverdichters 44, d. h. eine Druckregelung und/oder eine Mengenregelung. Eine Regelung des Schraubenverdichters 44 ist bspw. auch dadurch möglich, daß die beiden Schraubelemente 10 und 12 gemeinsam relativ zum Gehäuse 38 axial verstellbar vorgesehen sind. Hierbei kann das Gehäuse 38 ortsfest und können die beiden Schraubelemente 10 und 12 in bezug auf das ortsfeste Gehäuse 38 verstellbar sein, oder umge­ kehrt.

Gleiche Einzelheiten sind in den Fig. 1, 2 und 3 jeweils mit den­ selben Bezugsziffern bezeichnet, so daß es sich erübrigt, in Verbindung mit allen diesen Figuren alle Einzelheiten jeweils detailliert zu beschreiben.

Fig. 4 zeigt schematisch einen Schraubenverdichter 44, bei welchem die beiden Schraubelemente 10 und 12 nicht zylindrisch, son­ dern kegelstumpfförmig ausgebildet sind, wobei der Durchmesser jedes der beiden Schraubelemente 10 und 12 vom ersten axialen (saugseitigen) Ende 32 zum davon entfernten zweiten axialen (druckseitigen) Ende 34 hin kontinuierlich kleiner wird. In An­ passung an die beiden kegelstumpfförmigen Schraubelemente 10, 12 ist das Gehäuse 38 mit zwei daran angepaßten kegelstumpfförmi­ gen Bohrungen 50 ausgebildet, die sich entsprechend dem mitein­ ander kämmenden Eingriff der beiden eine Anzahl Gewindewendeln aufweisenden kegelstumpfförmigen Schraubelemente 10, 12 über­ schneiden.

Gleiche Einzelheiten sind in Fig. 4 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie in den Fig. 1 bis 3, so daß es sich erübrigt, in Verbindung mit Fig. 4 alle diese Einzelheiten detailliert zu beschreiben.

Claims (11)

1. Schraubenverdichter mit zwei in einem Gehäuse (38) in entge­ gengesetzten Drehrichtungen drehend gelagerten Schraubelementen (10, 12), die jeweils eine Anzahl Gewindewendeln (14) aufweisen, die in entgegengesetzte Schraubrichtungen orientiert dicht inein­ andergreifen, wobei durch die Gewindewendeln (14) und die an den Gewindewendeln (14) außenseitig dicht angrenzende Gehäuse- Innenfläche (26) Kammern (24) bestimmt sind, die entsprechend den Gewindewendeln (14) in entgegengesetzte Schraubrichtungen orientiert sind und vom einen axialen Ende (32) zum davon ent­ fernten zweiten axialen Ende (34) hin kontinuierlich kleiner werden.

2. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schraubelemente (10, 12) zylindrisch ausgebildet sind.

3. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schraubelemente (10, 12) kegelstumpfförmig ausge­ bildet sind, wobei der Durchmesser der Schraubelemente (10, 12) zum druckseitigen zweiten axialen Ende (34) hin kleiner wird.

4. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Gewindewendeln (14) von dem ersten axialen Ende (32) zu dem zweiten axialen Ende (34) der beiden Schraub­ elemente (10, 12) kontinuierlich kleiner wird.

5. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Gewindewendeln (14) von dem ersten axialen Ende (32) zum zweiten axialen Ende (34) der beiden Schraubele­ mente (10, 12) kontinuierlich kleiner wird.

6. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindewendeln (14) der beiden Schraubelemente (10, 12) als Trapezgewinde ausgebildet sind.

7. Schraubverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubelemente (10, 12) gemeinsam relativ zum Ge­ häuse (38) axial verstellbar sind.

8. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (38) mindestens ein axial verstellbares Schieber­ element (46, 48) aufweist, das im Zwickelraum der beiden Schraub­ elemente (10, 12) vorgesehen ist.

9. Verwendung des Schraubenverdichters nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Vakuumpumpe.

10. Verwendung des Schraubenverdichters nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Motor, in welchem ein gasförmiges Medium entspannt wird.

11. Verwendung des Schraubenverdichters nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Gasturbine, wobei ein gasförmiges Medium verdichtet wird, dem verdichteten gasförmigen Medium Wärme zugeführt wird, und anschließend eine Entspannung des gasförmigen Mediums er­ folgt.