DE69719937T2

DE69719937T2 - Spiralmaschine und lagerschmierung

Info

Publication number: DE69719937T2
Application number: DE69719937T
Authority: DE
Inventors: Richard De Bock
Original assignee: Atlas Copco Airpower NV
Current assignee: Atlas Copco Airpower NV
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: EP1239160A2; EP0851126A1; DE69719937D1; BE1010822A3; EP0851126B1; US5927863A; EP1239160A3; ES2196258T3; JPH1151067A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine des Typs, bestehend aus einem Gehäuse und zwei darin aufgestellten, zusammenwirkenden Rotoren, die mit Wellen an ihren Enden gelagert sind, wobei zumindest an einem Ende des Gehäuses die Welle jedes der Rotoren in einem Paar Lager aufliegt, wobei die Lager eines Paares sich gegenüber den Lagern des anderen Paares befinden, und wobei zumindest ein Sprühelement zum Aufsprühen von Schmierflüssigkeit auf besagte Lager zwischen den Lagern der Paare aufgestellt ist, und wobei zwischen den Lagern jeden Paares ein Ring um die Achse herum angebracht ist.
Derartige Maschinen sind beispielsweise Kompressoren, Rohrexpander und Pumpen.
Insbesondere bei Trockenkompressoren, wobei keine Schmierflüssigkeit wie etwa Öl oder Wasser auf die Rotoren gespritzt wird, werden die Lager normalerweise durch kontinuierliches Aufsprühen von Öl auf die Lager geschmiert.
Ein Kompressor mit gelagerten Rotoren der oben erwähnten Art ist in EP 0.154.673 offenbart. An einem Ende des Gehäuses liegt die Welle jedes Rotors auf einem Drucklager und einem Axiallager auf. Zwischen diesen Lagern umgibt ein Ring besagte Welle. Das Sprühelement ist ein weiterer Ring, der den besagten Ring in einem Abstand umgibt und mit Ölzufuhröffnungen versehen ist.
Bei anderen bekannten Kompressoren umfasst das Sprühelement zwei diagonal zu den Wellen gerichtete Leitungen, die zwischen die Lager eines Paares beziehungsweise des anderen Paares reichen und die an ihren Enden mit seitlich auf die Lager des Paares gerichteten Düsen versehen sind. Demzufolge ist die Konstruktion dieses Sprühelements kompliziert und ist die Ölverteilung nicht immer ideal.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Maschine mit gelagerten Rotoren, die diese und andere Nachteile nicht aufweist und wobei eine effiziente Schmierung der Lager mit einem einfachen Sprühelement erzielt werden kann.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass besagter, um die Welle herum angebrachter Ring an seinem Umfang mit einem Zahn versehen ist, während das Sprühelement mit Düsen zu dem Zahn der zwei mit Zähnen versehenen Ringe gerichtet ist.
Somit sprüht das Sprühelement die Schmierflüssigkeit nicht mehr direkt auf die Lager, sondern auf die Ringe, die besagte Schmierflüssigkeit mit ihrem Zahn verteilen und sie zu den zwei an beiden Seiten davon befindlichen Lagern bringen. Die mit Zähnen versehenen Ringe drehen sich mit den Wellen mit und garantieren eine gute Verteilung.
Besagtes Sprühelement kann zwei radiale Leitungen enthalten, die bis zwischen die Lager der zwei jeweiligen Paare reichen und die vorzugsweise mit einer axialen Leitung verbunden sind, die an einen Kanal angeschlossen ist, der sich durch das Gehäuse erstreckt.
Dieser Kanal kann dann mittels eines Rohrs an eine, Pumpe oder dergleichen angeschlossen sein.
Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung liegen an beiden Enden des Gehäuses die Wellen jedes der Rotoren in einem Paar Lager auf, wobei die Lager eines Paares an jedem der Enden des Gehäuses sich gegenüber den Lagern des anderen Paares an demselben Ende befinden, jedoch nur die Wellen an einem Ende des Gehäuses mit einem mit Zähnen versehenen Ring umgeben sind, auf den das Sprühelement gerichtet ist, während am anderen Ende des Gehäuses der stationäre äußere Ring und der rotierende innere Ring eines der Lager jedes Paares sich an der Seite des anderen Lagers außerhalb der Lagerelemente, die sie halten, erstrecken, während im vorspringenden Teil besagten stationären äußeren Rings, der sich außerhalb der Lagerelemente erstreckt, zumindest zwei Öffnungen angebracht sind, wobei in oder gegenüber einer Öffnung eine Düse eines anderen Sprühelements angeordnet ist.
Dieses andere Sprühelement kann zwei Leitungen umfassen, wovon eine in eine Öffnung in einem äußeren Ring eines Lagers eines Paares ragt und die andere in eine Öffnung in einem äußeren Ring eines Lagers des anderen Paares ragt.
Das oben erwähnte Lager mit vorspringenden Teilen der Ringe ist vorzugsweise ein Kugellager, und das vorspringende Teil des rotierenden inneren Rings dieses Lagers hat vorzugsweise eine geringere Dicke als der in Bezug zu den Kugeln an der anderen Seite befindliche Teil des inneren Rings.
Zur besseren Erläuterung der Merkmale der Erfindung ist die folgende bevorzugte Ausführung einer Maschine mit gelagerten Rotoren und Flüssigkeitsschmierung der Lager gemäß der Erfindung beschrieben, nur als Beispiel, ohne in irgendeiner Weise einschränkend zu sein, unter Verweis auf die begleitenden Zeichnungen, worin:
1 einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Maschine, als Kompressor ausgebildet, darstellt;
2 den in 1 mit F2 angedeuteten Teil in einem größeren Maßstab darstellt;
3 einen Schnitt analog zu dem von 2 darstellt, jedoch parallel zu und in einem Abstand zu letzterem und mit teilweisen Herausschneidungen; 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in 3 darstellt;
5 den in 1 mit F5 angedeuteten Teil in einem größeren Maßstab darstellt.
1 zeigt einen Schraubenverdichter des trockenen Typs, d. h. ohne jede Einspritzung von Schmierflüssigkeit, der im Wesentlichen ein Gehäuse 1 und zwei darin gelagerte zusammenwirkende Rotoren, nämlich einen weiblichen Rotor 2 und einen männlichen Rotor 3, umfasst.
Das Gehäuse 1 ist mit einem in den Figuren nicht dargestellten Lufteinlass und einem Auslass für Druckluft versehen.
Der weibliche Rotor 2 hat einen spiralförmigen Körper 4, der an beiden Enden mit einer Welle 5 beziehungsweise 5A versehen ist, die sich in einer Wellenöffnung 6 beziehungsweise 6A im Gehäuse 1 befindet.
Die Welle 5 ist an einem Ende, in der Wellenöffnung 6, von einer Wellendichtung 7 umgeben und ist, an der Außenseite dieser Dichtung, in einem Paar Lager gelagert, nämlich in einem Radiallager 8, beispielsweise einem Rolllager, das im Gehäuse 1 angebracht ist, und in einem Axiallager 9, beispielsweise einem Kugellager, das die Welle 5 außerhalb der Wellenöffnung 6 umgibt.
Auf analoge Weise ist die Welle 5A am anderen Ende des Rotors 2 von einer Wellendichtung 10 umgeben und ist sie in einem Paar Lager gelagert, nämlich einem Radiallager 11, beispielsweise einem Rolllager, das sich innerhalb des Gehäuses 1 befindet, und einem Axiallager 12, beispielweise einem Kugellager, das die Welle 5A umgibt.
Der männliche Rotor 3 hat einen Körper 13, der zum Körper 4 komplementär ist und der an beiden Enden mit, einer Welle 14 beziehungsweise 14A versehen ist, die sich in einer Wellenöffnung 15 beziehungsweise 15A im Gehäuse 1 befindet.
Die Wellen 14 und 14A sind auf dieselbe Weise wie die Wellen 5 und 5A gelagert.
Die Welle 14 ist an einem Ende, in der Wellenöffnung 15, von einer Wellendichtung 16 umgeben, die gleich der Wellendichtung 7 ist, in einem Radiallager 17 und in einem Axiallager 18 gelagert.
Diese Lager 17 und 18 der Welle 14 befinden sich direkt gegenüber dem Lager 8 beziehungsweise dem Lager 9 der Welle 5.
Die andere Welle 14A ist von einer Wellendichtung 19 umgeben und ist in einem Radiallager 20, beispielsweise einem Rolllager, und einem Axiallager 21, beispielsweise einem Kugellager, gelagert. Diese Lager 20 und 21 befinden sich exakt gegenüber dem Lager 11 beziehungsweise dem Lager 12 der Welle 5A.
Auf den Wellen 5 und 14, an einem Ende der Rotoren 2 und 3, sind Synchrongetriebe 22 und 22A befestigt, die miteinander zusammenwirken, derart, dass der Rotor 3 den Rotor 2 synchron antreibt.
Diese Zahnräder 22 und 22A werden von auf die Wellen 5 und 14 geschraubten Endstücken 23 und 23A gegen die Axiallager 9 beziehungsweise 18 gehalten. Diese Lager 9 und 18 werden mittels eines Rings 24 beziehungsweise 24A und einer gerillten Feder 25 beziehungsweise 25A gegen einen Teil des Gehäuses 1 und die darin versenkten Radiallager 8 beziehungsweise 17 gehalten.
Der männliche Rotor 3 wird von einem Motor angetrieben, über ein Zahnrad 26 an der Welle 14A, das Teil einer in den Figuren nicht dargestellten Zahnradübersetzung ist.
Die Radiallager 8, 11, 17 und 20 und die Axiallager 9, 12, 18 und 21 werden mit Schmierflüssigkeit, beispielsweise Öl, geschmiert.
Zu diesem Zweck enthält der Kompressor ein Sprühelement 27 an einem Ende, zwischen dem Paar von Lagern 8 und 9 an der Welle 5 und dem Paar von Lagern 17 und 18 an der Welle 14, das über einen Kanal 28 durch das Gehäuse 1 an eine in den Figuren nicht dargestellte Quelle von Schmierflüssigkeit unter Druck angeschlossen ist.
Wie in den 2 bis 4 dargestellt, besteht das Sprühelement 27 aus einer axialen Leitung 29, die in den Kanal 28 passt, einem Befestigungsteil 30, womit das Sprühelement 27 gegen einen Teil des Gehäuses 1 befestigt ist, zwei damit verbundenen, seitwärts gerichteten Leitungen 31 und 31A, die jeweils mit einer Düse 32 beziehungsweise 32A an ihrem Ende versehen sind und die mit der Innenseite der Leitung 29 verbunden sind, und einer axialen Leitung 33, die die Verlängerung der Leitung 29 bildet und die in der Nähe ihres Endes mit einer seitwärts gerichteten Düse 34 versehen ist.
Das Sprühelement 27 ist mit seinen zwei Leitungen 31 beziehungsweise 31A zwischen die zwei Lager 8 und 9 und zwischen die zwei Lager 17 und 18 gerichtet, insbesondere auf einen Ring 35, der die Welle 5 zwischen den Lagern 8 und 9 umgibt, beziehungsweise auf einen Ring 35A, der die Welle 14 zwischen den Lagern 17 und 18 umgibt.
Diese Ringe 35 und 35A sind an ihrem gesamten Außendurchmesser mit einem Zahn 36 beziehungsweise 36A versehen, der einen nahezu dreieckigen Querschnitt mit zwei abfallenden Seiten aufweist, die an der Spitze in einem Punkt zusammenlaufen.
Die oben erwähnte gerillte Feder 25 und ein Teil des oben erwähnten Rings 24 umgeben den Ring 35 um die Welle 5, während die gerillte Feder 25A und ein Teil des Rings 24A sich um den Ring 35A herum befinden.
Auch die Leitungen 31 und 31A ragen teilweise in Öffnungen 37 und 37A, die sich radial durch den Ring 24 beziehungsweise 24A erstrecken. Diametral gegenüber der Öffnung 37 oder 37A ist im Ring 24 oder 24A eine zweite Öffnung 38 oder 38A zur Abfuhr des Schmieröls angebracht.
Durch die Düse 32 gesprühte Schmierflüssigkeit wird durch den Zahn 36 des Rings 35, der sich mit der Welle 5 mitdreht, auf die Lager 8 und 9 gerichtet, während Schmierflüssigkeit, die vom Zahn 36A des Rings 35A, der sich mit der Welle 14 mitdreht, durch die Düse 32 gesprüht wird, auf die Lager 17 und 18 gerichtet wird. Infolgedessen werden diese Lager 8, 9, 17 und 18 effizient geschmiert.
Durch die Düse 34 wird Schmieröl auf das Synchronzahnrad 22 gesprüht, um die Synchronzahnräder 22 und 22A zu schmieren.
Am anderen Ende des Kompressors sind die Lager 11 und 12 gegeneinander angeordnet und werden von einem auf die Welle 5A geschraubten Endstück 39 gegeneinander gedrückt. Der stationäre äußere Ring 40 des Lagers 12 drückt gegen einen Teil des Gehäuses 1.
Sowohl der stationäre äußere Ring 40 als auch der rotierende innere Ring 41 des Axiallagers 12, das von einem Kugellager gebildet wird, sind an der Seite des Radiallagers 11 verlängert und sind somit länger als in einem normalen Kugellager, sodass sie deutlich aus den Lagerelementen, nämlich den Kugeln 42, herausragen.
Die vorspringenden Ringteile haben eine konstante Dicke, jedoch ist die Dicke dieses Teils auf dem inneren Ring 41 kleiner als die Dicke des inneren Rings 41 an der anderen Seite der Kugeln 42, wie detailliert in 5 dargestellt.
Im vorspringenden Teil des stationären äußeren Rings 40 sind radiale Öffnungen 43 angebracht.
Die Lager 20 und 21 der Welle 14A sind auf dieselbe Weise wie die Lager 11 und 12 entworfen und montiert. Sie werden von einem auf die Welle 14A geschraubten Endstück 39 und mit Hilfe des Zahnrads 26 gegeneinander gedrückt, wobei der stationäre äußere Ring 40 des Lagers 21 gegen einen Teil des Gehäuses 1 drückt.
Die Lager 11, 12, 20 und 21 werden mit Öl geschmiert, das durch ein Sprühelement 27A gesprüht wird, das identisch mit dem oben erwähnten Sprühelement 27 ist, und übereinstimmende Teile sind mit derselben Referenzziffer angedeutet.
Die Leitung 31 dieses Sprühelements 27A ragt in eine der radialen Öffnungen 43 im äußeren Ring 40 des Axiallagers 12, während die Leitung 31A dieses Sprühelements 27A in eine der radialen Öffnungen 43 im stationären äußeren Ring 40 des Lagers 21 ragt, sodass mittels der Düsen 32 beziehungsweise 32A Öl auf die inneren Ringe 41 und somit auf die Lager 11 und 12 beziehungsweise 20 und 21 gesprüht wird.
Somit wird eine gute Schmierung dieser Lager 11, 12, 20 und 21 erhalten.
Dank der integrierten Kanäle 28 im Gehäuse 1 und der Sprühelemente 27 und 27A kann eine sehr gut kontrollierte Ölverteilung erhalten werden.
Die vorliegende Erfindung ist keineswegs auf die in den begleitenden Zeichnungen dargestellten, oben beschriebenen Ausführungen begrenzt; vielmehr können solche Maschinen in allen möglichen Varianten verwirklicht werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Maschine mit gelagerten Rotoren, bestehend aus einem Gehäuse (1) und zwei darin aufgestellten, zusammenwirkenden Rotoren (2 und 3), die von Lagern (8–9 und 11–12, beziehungsweise 17–18 und 20–21) mit Wellen (5 und 5A, beziehungsweise 14 und 14A) an ihren Enden getragen werden, wobei zumindest an einem Ende des Gehäuses (1) die Welle (5 beziehungsweise 14) jedes der Rotoren (2 und 3) in einem Paar Lager (8–9 beziehungsweise 17–18) aufliegt, wobei die Lager (8 und 9) eines Paares sich gegenüber den Lagern (17 und 18) des anderen Paares befinden, wobei zumindest ein Sprühelement (27) zum Aufsprühen von Schmierflüssigkeit auf besagte Lager (8–9-17–18) zwischen den Lagern (8 und 9 beziehungsweise 17 und 18) der Paare (8–9 und 17–18) aufgestellt ist, und wobei zwischen den Lagern (8 und 9 beziehungsweise 17 und 18) jeden Paares (8–9 und 17–18) ein Ring (35 beziehungsweise 35A) um die Achse (5 beziehungsweise 14) herum angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Ring (35 beziehungsweise 35A) an seinem gesamten Außenumfang mit einem Zahn (36 beziehungsweise 36A) versehen ist, während das Sprühelement (27) mit Düsen (32 beziehungsweise 32A) zum Zahn (36 beziehungsweise 36A) der zwei mit Zähnen versehenen Ringe (35 und 35A) gerichtet ist.
Maschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprühelement (27) zwei radiale Leitungen (31 und 31A) enthält, die jeweils zwischen die Lager (8 und 9 beziehungsweise 17 und 18) der zwei Paare (8–9 und 17–18) reichen.
Maschine gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Leitungen (31 und 31A) des Sprühelements (27) mit einer axialen Leitung (29) verbunden sind, die mit einem Kanal (28) verbunden ist, der sich durch das Gehäuse (1) erstreckt.
Maschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden des Gehäuses (1) die Wellen (5, 5A; 14, 14A) jedes der Rotoren (2, 3) in einem Paar Lager (8, 9; 11, 12; 17, 18; 20, 21) aufliegen, wobei die Lager (8, 9; 11, 12) eines Paares an jedem der Enden des Gehäuses (1) gegenüber den Lagern (17, 18; 20, 21) des anderen Paares an demselben Ende angeordnet sind, jedoch nur die Wellen (5, 14) an einem Ende des Gehäuses (1) von einem mit Zähnen versehenen Ring (35, 35A) umgeben sind, auf den das Sprühelement (27) gerichtet ist, während am anderen Ende des Gehäuses (1) der stationäre äußere Ring (40) und der rotierende innere Ring (41) eines der Lager (12 beziehungsweise 21) jeden Paares (11–12 und 20–21) sich an der Seite des anderen Lagers (11 beziehungsweise 20) außerhalb der Lagerelemente (42) erstrecken, die sie halten, und in dem vorspringenden Teil des besagten stationären äußeren Rings (40), der sich außerhalb der Lagerelemente (42) erstreckt, zumindest zwei Öffnungen (43) angebracht sind, wobei in oder gegenüber einer Öffnung (43) eine Düse (32 oder 32A) eines anderen Sprühelements (27A) angeordnet ist.
Maschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieses andere Sprühelement (27A) zwei Leitungen (31 und 31A) enthält, wovon eine Leitung (31) in eine Öffnung (43) in einem äußeren Ring (40) eines Lagers (12) eines Paares (11–12) ragt und die andere Leitung (31A) in eine Öffnung (43) im äußeren Ring (40) eines Lagers (21) des anderen Paares (20–21) ragt.
Maschine gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (12 beziehungsweise 21) mit den vorspringenden Teilen der Ringe (40–41) ein Kugellager ist.
Maschine gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das vorspringende Teil des rotierenden inneren Rings (41) dieses Lagers (12 beziehungsweise 21) eine geringere Dicke hat als die Dicke dieses inneren Rings (41) an der anderen Seite der Kugeln (42).
Maschine gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (12 beziehungsweise 21) mit den vorspringenden Ringen (40, 41) jeden Paares (11–12 und 20–21) bis zu dem anderen Lager (11 beziehungsweise 20) des Paares mit den vorspringenden Teilen seiner Ringe (40 und 41) reicht.
Maschine gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Kompressor ist.