DE69823581T2

DE69823581T2 - Zwischenstück zum Verbinden eines Antriebsanordnungsgehäuses mit einem Kompressorgehäuse

Info

Publication number: DE69823581T2
Application number: DE69823581T
Authority: DE
Inventors: Willy Joseph Rosa Bodart; Philip Xavier Jacques Veys; Raphael Henri Maria Pauwels
Original assignee: Atlas Copco Airpower NV
Current assignee: Atlas Copco Airpower NV
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: DE69823581D1; AU6798498A; HU9801111D0; JPH10318159A; NO310083B1; NO982277D0; US6073517A; HUP9801111A3; CA2235232A1; PL185849B1; BE1011158A3; EP0879965A1; CA2235232C; EP0879965B1; ES2221116T3; DK0879965T3; PL326345A1; PT879965E; HUP9801111A2; CZ154298A3

Description

Diese Erfindung betrifft ein Zwischenstück zum Verbinden eines Antriebsanordnungsgehäuses mit einem Kompressorgehäuse, insbesondere ein Zwischenstück, das einwandig ist.
Solche Zwischenstücke werden in Kompressoraggregaten verwendet, um das vorwiegend aus Gussmetall bestehende Gehäuse eines Kompressors mit dem Gehäuse zu verbinden, in dem sich sein Antrieb befindet, zum Beispiel dem Gehäuse eines Motors. Aus bautechnischen Gründen können diese Gehäuse nicht als eine ganze Einheit hergestellt werden.
In dem Zwischenstück befinden sich die Kupplung zwischen der Welle oder den Wellen des Rotors oder der Rotoren des Kompressors und die ausgehende(n) Welle oder Wellen des Antriebs. In dieses Zwischenstück können auch ein Zahnradgetriebe oder ein anderer Kupplungsumwandler integriert sein.
Kompressoraggregate erzeugen viel Lärm. Um den Lärmpegel zu beschränken, werden Schwingungsdämpfer benutzt, um das Aggregat vom Boden zu isolieren, und der Rahmen ist mit lärmdämmendem Material versehen. Die Kanäle, durch die Lüftungsluft angesaugt wird, sind ebenfalls akustisch behandelt.
Aus US 3 263 521 A ist ein Getriebegehäuse für Schaltgetriebe von Motorfahrzeugen bekannt, das mit einer Doppelwand ausgeführt ist, um das Gehäuse zu verstärken und Lärm zu reduzieren.
Obschon diese Mittel bereits eine erhebliche Lärmdämmung erzielen, ist der Lärmpegel des Kompressoraggregats noch immer ziemlich hoch.
Um diesen Lärmpegel noch weiter zu reduzieren, wurden Untersuchungen angestellt, die ergeben haben, dass beträchtliche Lärmenergie in dem Kompressor erzeugt und durch die Strukturmerkmale des gesamten Aggregats in unerwünschte Schwingungen und Geräusche umgewandelt wird.
Insbesondere die Eigenfrequenzen der Struktur dieses Aggregats werden durch die Pulsationsfrequenz dieses Kompressors hervorgerufen, was zur Ausstrahlung überflüssiger Lärmenergie führt.
Es wurde festgestellt, dass besonders die Zwischenstücke zwischen den Gehäusen des Kompressors und des Antriebs für die Lärmemission und die Übertragung von Schwingungen und Lärm zum Motor und zu den Stützpunkten dieses Zwischenstücks verantwortlich sind.
Gegenstand dieser Erfindung ist ein solches Zwischenstück, bei dem die Lärmausstrahlung und Übertragung von Schwingungen minimal sind, so dass die Lärmemission des Kompressors vermindert wird.
Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass das Zwischenstück an mindestens einem Teil seiner Wand mit Rippen versehen ist, wobei die Höhe jeder Rippe mindestens das Eineinhalbfache der Dicke des Wandteils ist, auf dem diese Rippe steht und dessen Dicke auf der Hälfte seiner Höhe mindestens gleich der Hälfte der zuvor genannten Dicke ist, wobei die Rippen ein Muster bilden, das die Wand in benachbarte Wendsegmente unterteilt, wovon der erste charakteristische Biegemodus eine Eigenfrequenz hat, die Erregung durch alle bedeutenden Erregungsfrequenzen bis einschließlich der höchsten des Kompressors ausschließt.
Vorzugsweise sind die Rippen so auf dem Zwischenstück bereit gestellt, dass die Segmente, die von diesen Rippen umgeben sind, mindestens die Hälfte seiner Wand einnehmen.
Die Rippen können an der Außen- oder Innenseite bereit gestellt sein.
Das Zwischenstück kann aus einem röhrenförmigen Teil und zwei Flanschen an dessen Enden gebildet sein, wobei zum Beispiel mindestens die lateralen Flanken dieses Teils mit Rippen versehen sind.
Um die Merkmale der Erfindung besser zu veranschaulichen, werden im Folgenden als Beispiel ohne irgendeinen einschränkenden Charakter mehrere bevorzugte Ausführungsformen eines Zwischenstücks zwischen einem Kompressor und einem Antrieb gemäß der Erfindung beschrieben, wobei Bezug auf die Begleitzeichnungen genommen wird, in denen:
1 schematisch ein Kompressoraggregat mit einem Zwischenstück gemäß der Erfindung darstellt;
2 in größerem Maßstab einen Seitenaufriss des Zwischenstücks des Kompressoraggregats aus 1 darstellt;
3 eine Ansicht gemäß Pfeil F3 in 2 darstellt;
4 eine Ansicht gemäß Pfeil F4 in 2 darstellt;
5 einen Querschnitt entlang der Linie V–V in 3 darstellt;
6 in größerem Maßstab einen Querschnitt entlang der Linie VI–VI in 2 darstellt;
7 schematisch ein Kompressoraggregat analog zu 1 darstellt, aber in Bezug auf eine andere Ausführungsform.
In 1 ist ein Kompressoraggregat dargestellt, bestehend aus einem Kompressor 1, zum Beispiel einem Spiralkompressor mit einem Rotor oder einem Schraubenkompressor mit zwei Rotoren, einem durch einen Elektromotor gebildeten Antrieb 2 und einem Zwischenstück 3, das das Gehäuse 4 des Antriebs 2 mit dem Gehäuse 5 des Kompressors 1 verbindet und in dem die Kupplung 6 zwischen der Ausgangswelle 7 dieses Antriebs 2 und einer Welle 8 eines Rotors des Kompressors 1 angeordnet ist.
Falls es sich bei dem Kompressor 1 um einen Schraubenkompressor handelt, der folglich zwei Rotoren besitzt, kann die Welle 8 mittels einer Zahnradübertragung, einer Riemenübertragung oder eines anderen Koppeltransformators die Welle eines Rotors antreiben kann.
Das Zwischenstück 3 besteht aus einem röhrenförmigen Teil 9 mit an einem Ende einem Flansch 10 zur Befestigung an dem Gehäuse 5 des Kompressors 1 und an dem anderen etwas größeren Ende einem Flansch 11 für die Befestigung an dem Gehäuse 4 des Antriebs 2.
Die Akustikenergie, die durch das Verdichten durch einen Kompressor erzeugt wird, ist ziemlich tonal und eine Zusammensetzung deterministischer Signale. Das niedrigste deterministische Signal, der Fundamentalton, ist ein Sinus mit einer Frequenz gleich dem Rhythmus, in dem die Kompressoren Luft aus der Umgebung ansaugen und in den Auslass des Kompressors ausstoßen.
Die Luft wird in der Kompressorkammer verdichtet und ziemlich abrupt in den Auslass ausgestoßen, so dass dieser Vorgang nicht auf progressive Weise erfolgt. Infolgedessen werden die harmonischen Komponenten dieses Fundamentaltons erzeugt. Die Frequenz dieser harmonischen Komponenten ist ein integrales Vielfaches der Basisfrequenz.
In Abhängigkeit von vielen Prozessen und geometrischen Parametern werden mehr oder weniger Harmonien erzeugt und ist ihre Amplitude in Bezug auf den Fundamentalton bedeutend oder nicht. Diese totale Tonenergie versetzt das Gehäuse 5 des Kompressors 1 und die angeflanschten Strukturen in Schwingungen, die jede in ihrer eigenen Weise diese Energie in Schwingungen und Lärm umsetzen.
Um diese Schwingungen zu beschränken, sind Rippen 12 an einem Teil und vorzugsweise an mehr als der Hälfte der Wand des röhrenförmigen Teils 9 gemäß einem Muster bereit gestellt, das diese Außenseite zwischen den Flanschen 10 und 11 in benachbarte Wandsegmente 13 teilt.
In dem dargestellten Beispiel sind diese Rippen 12 an der Außenseite der vorgenannten Wand des Teils 9 bereit gestellt, aber sie können sich ebenfalls an der Innenseite befinden.
Diese Rippen 12 erfüllen spezifische Anforderungen. Wie detailliert in 6 dargestellt, beträgt die Höhe H oder einer Rippe 12 mindestens das Eineinhalbfache und beispielsweise das Zweifache der Dicke De des Wandteils, auf dem diese steht, und die Breite B, gemessen auf halber Höhe dieser Rippe 12 beträgt mindestens die Hälfte der zuvor genannten Dicke D und ist beispielsweise gleich dieser Dicke.
In Anbetracht der Tatsache, dass das Zwischenstück ein Gussmetallteil ist, erweitern sich die Rippen 12 aus gusstechnischen Gründen ein wenig an ihrer Basis. Die Oberseite der Rippen 12 ist gerundet, und die Rippen 12 schließen mit einem gerundeten Teil an das Wandteil an, auf dem sie stehen.
Das zuvor genannte Muster, das die Rippen 12 bilden, erfüllt ebenfalls spezifische Anforderungen: es hat nämlich eine so dichte Struktur, dass der erste charakteristische Biegemodus für jedes Wandsegment 13 eine solche Eigenfrequenz hat, dass kein Wandsegment 13 von allen bedeutenden Erregungsfrequenzen bis einschließlich der höchsten des Kompressors 1 erregt werden kann.
Die höchste Oberwelle, mit anderen Worten, die Erregungskomponente auf höchster Frequenz, ist dann nicht mehr in der Lage, den so genannten Atemmodus oder ersten Biegemodus irgendeines Wandsegments 13 zu beginnen. Infolgedessen kann dieses Wandsegment keinen starken Lärm mehr ausstrahlen.
Jedes Wandsegment 13 beginnt zu schwingen, wenn es mit einer dynamischen Kraft erregt wird. Wenn die gelieferte Schwingung eine Frequenz mit einer der Eigenfrequenzen dieses Wandsegments 13 annimmt, wird erheblich mehr Lärm ausgestrahlt als der Lärm, der durch dieses Wandsegment für irgendeine andere Frequenz ausgestrahlt wird.
Der charakteristische Modus ist die Art und Weise, in der ein Wandsegment mit einer seiner Eigenschwingungen schwingt und unterscheidet sich von Eigenfrequenz zu Eigenfrequenz.
Der charakteristische Modus der ersten Eigenfrequenz ist ein typischer Biegemodus, wobei der zentrale Punkt des Wandsegments 13 eine Auf- und Abbewegung ausführt und wobei alle anderen Punkte dieses Wandsegments 13 eine kleinere Bewegung ausführen, die jedoch in Phase mit der Bewegung des zentralen Punkts ist. Der erste charakteristische Modus ist ebenfalls als "Atemmodus" angegeben.
So hängt das zuvor genannte Muster von den Merkmalen des Kompressors 1 ab, wie z.B. der Rotationsgeschwindigkeit und der Rotorbauweise, die einen Einfluss auf die Erregungsfrequenz des Kompressors 1 ausüben.
Die meisten der Wandsegmente 13 können mit einer Nut für die interne Kühlung des Zwischenstücks 3 versehen sein.
In dem dargestellten Beispiel sind die Rippen 12 und damit die Wandsegmente 13 an den Seitenflanken des röhrenförmigen Teils 9 vorhanden. Die eine Seitenflanke besteht aus Teilen, die einen Winkel zueinander bilden. Die Oberseite und die Unterseite von Teil 9 haben flache Teile.
Mit einem unteren solcher flachen Teile ruht das Zwischenstück 3 mittels eines elastischen Kissens 15 auf einer Stütze 16, wie in 1 dargestellt. In analoger Weise ruht das Gehäuse 4 des Antriebs 2 auf einem zweiten Stützpunkt 17.
Es ist offensichtlich, dass die Rippen 12 und damit die Wandsegmente 13 sich ebenfalls oder ausschließlich an der oberen und/oder unteren Seite von Teil 9 befinden können.
Der Flansch 11 erstreckt sich in Bezug auf die Öffnung von Teil 9 nach außen auf dem entsprechenden Ende dieses Teils 9. Dieser Flansch 11 weist vier Öffnungen 18 auf, die innen mit einem Schraubgewinde versehen sind, um das Gehäuse mittels Bolzen darauf zu befestigen.
Der Flansch 10 hingegen ist asymmetrisch in Bezug auf die Öffnung von Teil 9 an dem betreffenden Ende, mit anderen Worten, der Flansch 10 ragt an der Seitenflanke nach außen und ragt an der anderen Seitenflanke nach innen.
In diesem Flansch 10 sind Öffnungen bereit gestellt, um den Flansch 10 mittels Bolzen am Gehäuse zu befestigen.
Das zuvor beschriebene Zwischenstück 3 weist folglich eine erhebliche Reduzierung der Lärmausstrahlung auf.
Das Zwischenstück 3 muss sich nicht unbedingt in der Verlängerung des Kompressors 1 und des Antriebs 2 befinden. Es kann beispielsweise neben, unter oder über diesem Kompressor 1 und diesem Antrieb 2 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kupplung 6 durch ein Getriebe gebildet.
Außerdem ist in 7 schematisch eine Ausführungsform eines Kompressors dargestellt, wobei der Kompressor 1 und der Antrieb 2 nicht in ihrer gegenseitigen Verlängerung angeordnet sind und das Zwischenstück 3 eine andere als die zuvor beschriebene Form hat.
In dieser Ausführungsform hat dieses Zwischenstück 3 die Form eines flachen Kastens, in dem sich die Kupplung 6, die durch eine Riemenübertragung gebildet ist, befindet.
Der Kompressor 1 ist mittels eines Flanschs und Bolzen oben auf einer Seite dieses Kastens befestigt. Eine Welle 8 eines Rotors erstreckt sich durch eine Öffnung in der zuvor genannten Seite.
Der Antrieb 2 ist in analoger Weise mittels eines Flanschs und Bolzen am unteren Ende auf der anderen Seite des Zwischenstücks 3 befestigt. Die ausgehende Welle 7 erstreckt sich durch eine Öffnung in die zuletzt genannte Seite.
Am Seitenrand sowie an den zwei vorgenannten Seiten sind neben dem Kompressor 1 und dem Antrieb 2 Rippen 12 bereit gestellt, die also die benachbarten Wandsegmente 13 bestimmen.
Was ihre Abmessungen sowie das von ihnen gebildete Muster betrifft, so erfüllen die Rippen 12 dieselben Voraussetzungen wie in der Ausführungsform gemäß 1 bis 6.
Auch in diesem Fall reduzieren die Rippen 12 die Lärmausstrahlung bzw. – übertragung erheblich.
In einer Variante können der Kompressor 1 und der Antrieb 2 über- oder nebeneinander an derselben Seite des Zwischenstücks 3 angeordnet sein.
Die vorliegende Erfindung ist keinesfalls auf die zuvor beschriebene und in den Figuren dargestellte Ausführungsform beschränkt, ganz im Gegenteil kann ein solches Zwischenstück in verschiedenen Varianten ausgeführt sein ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.

Claims

Zwischenstück zum Verbinden eines Gehäuses (4) eines Antriebs (2) mit dem Gehäuse (5) eines Kompressors (1), welches Zwischenstück zumindest über einen Teil seiner Wand mit Rippen (12) versehen ist, deren Höhe mindestens das Eineinhalbfache der Dicke des Wandteils beträgt, auf dem diese Rippe steht, und deren Dicke auf halber Höhe mindestens die Hälfte der zuvor genannten Dicke beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (3) einwandig ist und dass die Rippen (12) ein Muster bilden, das die Wand in benachbarte Wandsegmente (13) unterteilt, wovon der erste charakteristische Biegemodus eine Eigenfrequenz hat, die Erregung durch alle bedeutenden Erregungsfrequenzen bis einschließlich der höchsten des Kompressors ausschließt.
Zwischenstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (12) so bereit gestellt sind, dass die Segmente (13), die dadurch bestimmt sind, mindestens die Hälfte der Wand einnehmen.
Zwischenstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (12) an der Außenseite der Wand bereit gestellt sind.
Zwischenstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (12) an der Innenseite der Wand bereit gestellt sind.
Zwischenstück nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es durch ein röhrenförmiges Teil (9) und zwei Flanschen (10 und 11) an den Enden gebildet ist.
Zwischenstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das röhrenförmige Teil (9) mit Rippen (12) an mindestens beiden Seitenflanken versehen ist.
Zwischenstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Kasten bildet, wobei der Kompressor und der Antrieb an derselben Seite oder an verschiedenen Seiten dieses Kastens befestigt sind.
Zwischenstück nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich darin zwischen einer ausgehenden Welle (7) des Antriebs (2) und einer Welle (8) eines Rotors des Kompressors (1) eine Kupplung (6) befindet.
Zwischenstück nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es unten ein Teil hat, mit dem es mittels eines elastischen Kissens (15) auf einer Stütze (16) ruht.