DE7149207U - Antriebsanordnung fur einen schnell laufenden Kompressor - Google Patents

Description

Hans Bauer
8026 Irschenheasen, Eggenberg 8

Antriebsanordnung für einen schnellaufendeu Kompressor.

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für einen schnelllaufenden Kompressor mit einem Motor und einem zwischen diesem und dem Kompressor angeordneten Getriebe. Unter den verschiedenen Kompressortypen sind Schraubenkompressoren besonders Schnellaufende Druckerzeuger. Sie benötigen Antriebsdrehzahlen bis 9000 U/min. Die vorliegende Erfindung ist daher besonders zum Antrieb derartiger Kompressoren geeignet«

Da der Antrieb von Kompressoren meist mit ülektrosaoi.oren niedrigerer Drehzahl, beispielsweise 1450 oder 2800 U/min, erfolgt, muß zwischen der Motorwelle und der Kompressorwelle ein drehzahlübersetzendes Getriebe vorgesehen sein. Hierzu vorden bisher ausschließlich Zahnradgetriebe verwendet. Die große Ausgangsdrehzahl stellt hohe Anforderungen an uie Qualität der Verzahnung, insbesondere, wenn diese Getriebe ruhi^ laufen sollen. Weiterhin ist ein ölbad für diese Getriebe erforderlich, fiodaS der technische Aufwand und die Kosten für den Antrieb eines schneilaufenden Kompressors erheblich sind.

Ein billigeres und technisch weniger aufwendigeres Getriebe ist der an sich bekannte Keilriementrieb, dessen Verwendung bei Kompressoraatrieben bisher jedoch auf unüberwindliche Schwierigkeiten gestoßen ist. Diese Schwierigkeiten ergeben sich neben den hohen Umfangsgeschwindigkeiten insbesondere aus den thermischen Verhältnissen, die gerade bei Schrauben-

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kompressoren extrem sind. Beut Verdichten von Gasea entsteht Vane, die auf alle Teile des Kompressors übertragen wird. Sovohl durch Värmeabstrahlung des Kompressorgehäuses als such durch Wärmeleitung über die Koapressorvelle erhitzt sich ia Betrieb die koaprcsscrseitlgs Biepenscneibe des £«ilfi«Böü~ triebe« da diese Rieaenscheibe ia Interesse eines geringen Biogeaoaents nicht beliebig weit weg von der aa Koapressor befindlichen Lagerung der Welle angeordnet sein kann.

Wohl nicht zuletzt wegen der Gefahr -von Beschädigungen des Keilriemens durch die stark erwärmte Riemenscheibe hat man bisher von der Verwendung von Keilriementrieben für den Antrieb achnellaufeader Kompressaren abgesehen. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsanordnung für einen schnelllaufenden Kompressor so auszugestalten, daS sich mit ihr .die Vorzüge eines Keilriementriebe fweäütsss lasssn.

Es wurde gefunden, daB die erwärmte Riemenscheibe am Kompressor einen für seinen Antrieb herangezogenen Keilriemen nicht wesentlich gefährdet, solange der Kompressor läuft, d.h. der Keilriemen mit hoher Geschwindigkeit umläuft. Wegen der während des Umlaufs auftretenden Fliehkräfte verändert der Keilriemen seine Gestalt derart, daS sein Krümmungsradius auch an der erwärmten 'Riemenscheibe %r5fier wird. Die Gefahr einer an dieser Stelle durch die Erwärmung der Scheibe and des Siemens hervorgerufenen bleibenden Verformung ist daher gering. Ferner durchläuft der Keilriemen während des Betriebs, die heiße Zone an der kompressorseitigen Riemenscheibe im«er nur für kurze Zeit und aksserdem werden hierbei auf die Bauer alle Stellen des Keilriemens gleichmässig beansprucht. Kritisch wird jedoch die Auswirkung der Temperatur an der kompressor- -seitigen Riemenscheibe beim Stillstand der Anlage. In diesem Fall fällt die auf den Riemen während des Betriebs wirkende Fliehkraft fort, d.h. der Keilriemen hat die Tendenz, sich wieder zusammenzuziehen. . —

Dieses Zusaaaenziehen wird doch dadurch verstärkt, dal sich der Keilriemen in seinen iron der koopressorseitizrea Rieaiensciieibe entfernt liegenden Abschnitten im«er niehr abkühlt. Bedenkt man SUm₉ UsS lüfsl^s der Is StlXXsi^sä. auftretendem ^esezitll^ts»?? Herabminderung der Luftkühlung insbesondere der kompressorsei— tigen Riemenscheibe, deren Temperatur zunächst zusätzlich stark ansteigt, so wird erkennbar,daß wegen der vorhandenen üieraenspannun£ der Keilriemen in der Keilnut oder 3ille der kompressor— seitigen Riemenscheibe über den gesamtem deformiert wird.Diese Beformierung kaum unter den Eii&flui der ▼on der Riemenscheibe ausgehenden ¥ärme zu eim-sr bleibenden Verformung des i^eilrieanens führen, wodurch dieser unbrauchbar wird.

Die oben genannte Aufgabe wild daher frei einer Antriebsanordnung der eingangs beschriebenen Art erfindusügsgessisS dadurch gc— löst, daß das Getriebe ein Keilriementrieb ist und <üau» eine Spsss Vorrichtung für die Keilriemenspsu^usg ein auf dem Koapressordruck ansprechendes Stellglied enthält, welches bei nach!assemdeai äfompressordruck die Spannvorrichtung im Sinne einer Reduzierung der Keilriemäs&spannung bewegt. Mit der Erfindung wird also, dafür Sor— ge getragen, daß der Keilriemen beim Stillstand der Anlage entlastet wird und somit die Gefahr von Verformungen vermindert wird.

Die zulässige Rieanengeschwindigkeit hängt wesentlich von der Dicke des Keilriemens ab, d.h. je geringer die Dicke, desto geringer die Biegearbeit bzw. der Biegewiderstand des äieaens. Die Gefahr von bleibenden Verformungen Iä3t sich also weiter verminräern, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Keil— riementrieb aus. Jeweils einer an der £ompressorwelle und der Rotorwelle befindlichen Mehrfat^-äieaenscheibe und mehreren in den entsprechenden Keilnuten laufenden Keilriemen besteht. Diese Anordnung mehrerer Siemes, erlaubt es, jeden einzelnen Riesen

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dünner zu machen, jsodaiä die zulassige Hiemengeschwindigkeit größer ist. Je geringer der Querschnitt der Keilriemen ist, umso exakter muß die Keilriemeiisisannung se im, s3daJ die er— finduiagsgemäLBe Spannvorrichtung besonders bei Üiehr fach—Keilriemen triebes eiae güiEstige Ausgestaltis^ erfahrt, «es« das Stellglied in eimer «asf^xiujnigsfonE der Srfimdumg eine mit dem Kompressordnuick imumiutelbar oder mittelbar verbundene Kolben—Zylimdereinlaeit ist, deren unter Brück beweglicher . !feil parallel mit einer Druckfeder auf ein Spanneleaient fir die JCeilrieaenspannunfe drückt und vorzugsweise die der üiruckfeder gesondert einstellbar ist.

Die zusätzlich angeordnete Druckfeder hat zudem m^cii dezi Vorteil, dsiS im Stillstand der Anlage eine gewisse Z-'indest des Keilriemens erhalten bleibt, sodsJ der notvezidige schlu3 für das Anfahren des Kompressors v

In einer vorteilhaften *usfühmun^orm der Hrfindusig wird die Spannvorrichtung dadurch realisiert, daS der Kompressor oberhalb des Kotors auf einer "lippe aageardr.et ist, die auf einer Druckfeder abgestützt ist und d rch eine vom Druc£gas des Kompressors beaufschlagbare Kolben—Zylinäereinheit gegen das Kompressorgewicht und den £eilriesneiiLZUg vom Kot or for !schwenkbar ist. Vorzugsweise ist hierbei die Kolben—Zylincereinaeit innerhalb der als Schraubfeder ausgebildeten üftracMeäer ordnet.

Das Prinzip der erfindungsgemasses AairiebsanirdssKsg eignet sich insbesondere fir den Antrieb von ismpi essoren. Ss ist Jedoch daruberhinesLS äberall dort anwendbar, wo seise vorteilhaften Sigenschaf ten zur lösuiag entsprechender Probleme dienen können.

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Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch die erfindungsgemässe Antriebsanordnung in einer Stirnansicht;

Figur 2 ist eine Draufsicht auf die den Kompressor tragende Wippe.

In den Zeichnungen ist mit 2 ein Elektromotor schematisch angedeutet, von dem der untere Teil des Ständers in Figur 1 sichtbar ist. Der übrige Teil des Elektromotors 2 ist in Figur 1 von einem Flansch 6 verdeckt, der an der Stirnseite des Elektromotors befestigt ist. Vor dem Flansch 6 siezt auf der durch den Flansch greifenden Welle des Elektromotors eine Kehrfach-Keilriemenscheibe 16. Die Keilriemenscheibe Io ist an ihrem Umfang mit mehreren in Axialrichtung hintereinander!legenden Rillen oder Ringnuten zur Aufnahme mehrerer schmaler Keilriemen 21 versehen. Der Flansch 6 ist an seiner rechten oberen Ecke verdickt und weist an dieser Stelle eine Bohrung auf, in der eine Gelenkwelle 4 festgeklemmt ist. Die Gelenkwelle 4 verläuft senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1 und parallel zur Motorwelle.

Auf der Gelenkwelle 4 sind v^r und hinter dem Flansch 6 zwei Arme oder Fortsätze einer Wippe 3 drehbar gelagert. An den Enden der Gelenkwelle 4 befinden sich ^>tellringe 5, rait denen die Wippe 3 gegen axiale Verschiebung auf der Gelenkwelle gesichert ist. Die Wippe 3 selbst besteht im wesentlichen aus einer vorzugsweise gegossenen Platte siit geeigneten Versteifungen an ihrer Unterseite. Die Platte erstreckt sien in etwa horizontaler Hichtung über die Riemenscheibe 16 und den vorderen Teil des Elektromotors 2 und stützt sich am linken, d.h. der Gelenkwelle 4 gegenüberliegenden Ende über eine Kolben-Zylindereinheit 7, 17, 18 und eine diese Einheit umgebende

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Druckschraubenfeder auf einem am Flansch 6 starr befestigten und von diesem nach linKs vorstehenden Arm 22 ab. Die Y/ippe 3 trägt auf ihrer Oberseite den Kompressor 1, bei dem es sich um einen Schraubenkompressor handele. Der Kompressor 1 ist ebenfalls mit einer Kehrfach-Keilriemenscheibe 15 zu dessen Antrieb versehen und so angeordnet, daß die Keilriemenscheibe 15 mit der Keilriemenscheibe 16 in einer Ebene liegt. Die Kospressor-Riemenscheibe 15 wird von der Motor-Riemenscheibe Io durch mehrere Keilriemen 21 angetrieben, die durch eine zu diesem Zweck in der Wippe 3 vorgesehene Öffnung 14 laufen. Die Durchmesser der Kompressor-Riemenscheibe 15 und der Kotor-Riemenscheibe 16 sind so gewählt, daß sich bei gegebener Kenndrehzahl des Elektromotors 2 die gewünschte hohe Kompressordrehzahl einstellt.Das vom Kompressor 1 verdichtete Ga.^ gelangt über eine biegsame Leitung 24 zunächst in einen Ölabscheider 10 und von diesem über ein Ventil 25 zum (nicht dargestellten) Verbraucherkessel .

Die Kolbenstange 18 der Kolben-Zylindereinheit ist an dem der Gelenkwelle 4 abgewandten Ende der Wippe 3 am Punkt 19 angelerikt. Der Zylinder 7 der Kolben-Zylindereinheit ist über das Gelenk 23 mit dem Arm 22 verbunden. Die Druckfeder 16 stützt sich mit ihr em einen Ende auf einem mit der Wippe 3 verbundenen Auflager 20 und mit ihrem anderen Ende auf einem mit dem Zylinder 7 verbundenen Auflager 9 ab. Ihre Druckkraft ist somit so gerichtet, daß sie die Kolben-Zylindereinheit zu verlängern trachtet, bzv. die entfernung der beiden Riemenscneiben 15 und 16 zu vergrößern trachtet. Der Druckraum des Zylinders 7 unterhalb des Kolbens 17 ist über eine Leitung 13 und ein DrucKminderungsventil 11 mit dem Druck im Ölabscheider 10 verbunden.

Das untere Auflager für die Druckfeder ö wird durch eine Stellmutter 9 gebildet, die durch Drehung in Längsrichtung des ZyIin-

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ders 7 verstellt werden kann, wodurch sich die der Feder d variieren läiit. Diese Federspannun^ wird durch Verdrehen der Stellmutter im Stillstand der Anlage so eingestellt, daß sich eine Riemenspaniiung ergibt, die gerade für das Anlaufenlassen des Kompressors 1 ausreicht. Wenn der Elektromotor 2 eingeschaltet wird, baut sich sofort nacn Anlauf des Kompressors 1 ein Luftdruck im Ölabscheider 10 auf. Ein proportionaler Anteil dieses Drucks gelangt über die Leitung 13 und das Druckminaerungsventil in den Zylinder 7 und treibt den Kolben 18 nach oben. Hierdurch wira die Wippe 3 abgehoben und die Riemenspannung verstärkt. Dieser Regelvorgang trägt den tatsächlichen Erfordernissen Rechnung, da mit dem Ansteigen des Druckes der Kraftbedarf des Kompressors und somit das über den Riemenantrieb zu übertragende Moment steigt. Mit der Kolben-Zylindereinheit wird somit immer die der jeweiligen Antriebsbelastung entsprechende richtige Riejaenspannun^ erreicht.

Das Druckreduzierventil 11 gestattet die Grundeinstellung des Steuerdrucks* Damit wird in einfacher Weise entsprechend der Anzahl der Keilriemen und entsprechend dem Enddruck der Schraubenkoaipressoranlage der theoretisch errechnete Wert der Rieaenspannung eingestellt.

Bei Stillstand der Anlage entweicht der Druck im Zylinder 7, was beispielsweise durch ein mit der Ein- und Ausschaltvor— richtung für den Elektromotor kombinierte Dreiwegeventil erreicht werden kann. Falls die Anlage so aufgebaut ist, da3 is. Stillstand des Kompressors 1 der DrucK im Ölabscheider 10 von selbst entweichen kann, benötigt man dieses Dreiwegeventil nicht. Bei entlastetem Zylinder 7 geht der Koloen 17 zurück, d.h. er strebt mit der durch den Kompressor belasteten Wippe

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nach unten. Hierdurch fällt die Riemenspannung ab. Sie geht bis auf einen Minimalwert_r aer zum erneuten Anlaut rffts Kompressors 1 notwendig ist und in der beschriebenen Vieise durch die Spannung der Schraubenfeder Ö eingestellt ist.i/iese Einstellung wird vorzugsweise so vorgenoaunen, da3 sich im Stillstand der Anlage eine Keilriemenspannung ergibt, die etwa ein Drittel der Keilriemenspannung während des Betriebs der Anlage betraft. Hierdurch vird die eingangs bescßrieDene ξβ-fahr der Verformung des Keilriemens durch die im Betrieb e**— wärmte Riemenscheibe 15 beseitigt.

Die erfindungsgemärse Antriebsanordnung ermöglicht ein exaktes Spannen der Keilriemen bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Temperaturverhältnisse. Ein¹? Druckfeder allein wäre zum Spannen des Keilriementriebs nicht geeignet, weil sie beim Längen des Keilriemens in ihrer Spannung nachläßt und ausserdem keine Reduzierung der Riemenspannung beia Stillstand zuläßt. Andererseits wäre eine Kolben- Zylindereinheit allein nicht so vorteilhaft, weil dann im drucklosen Zustand aer Anlage die zum Anlaufenlassen des Kompressors 1 nötige Riemenspannung nicht auf so einfache Weise einzuhalten wäre.

Claims (6)

Ansorüche

1. Antriebsanordnung für einen schnellaufenden Kompressor

mit einem Motor und einem zwischen diesem und dem Kompressor angeordneten Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Keilriementrieb (15» Ιό, 21) ist und daß eine Spannvorrichtung (3, 7, β, 17, lö) für die Xeilriemenspannung ein auf den Kompressordruck ansprechendes Stellglied (7, 17s 18) enthält, welches bei nachlassendem Kompressordruck die Spannvorrichtung im Sinne einer Reduzierung der Keilriemenspannung bewegt.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilriementrieb aus jeweils einer an der Kompressorwelle und der Motorwelle befindlichen T U-^rfach- Riemenscheibe (15t 16) unä- mehreren in den entsprechenden Keilnuten der Riemenscheiben laufenden Keilriemen (21) besteht.

3· Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geicennzeichnet, da3 das Stellglied eine mit dem Kompresserdruck mittelbar oder unmittelbar verbundene Kolben-Zylindereinheit (7 , 17, IS) ist, deren unter Druck bewegliches Teil (17, let) parallel mit einer Druckfeder (3) auf ein Spannelement (3) für die Xeilrieaenspannung drückt.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (1) ooerhalb des Kotors (2) auf einer Wi -oe (3) angeordnet ist, die auf einer Druckfeder (β) abgestützt ist, und durch eine voa Druckgas des Kompressors beaufschlagbare Kolben-ZylIndereinheit (7, 17, ■ xg) gegen das Xoapressargewicht und den Keilrieaenzug voa Kotor (2) fortschwenkbar ist.

5. Antriebsanordnung nach Anspruch 4_f dadurch gekeL zeichnet, daß die Kolben-Zylindereinheit (7, 17, la) innerhalb der als Schraubenfeder (ö) ausgebildeten Druckfeder angeordnet ist.

6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprache 3 - 5_f dadurch gekennzeichnet, daä die Vorspannung der Druckfeder (8) gesondert einstellbar ist.

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