DE946386C - Zweistufiger Umlaufverdichter der Vielzellenbauart - Google Patents

Description

• Zweistufiger Umlaufverdichter der Vielzellenbauart Die Erfindung betrifft einen zweistufigen Umlaufverdichter, bei dem die beiden Gehäuse durch ein Zwischenstück starr verbunden sind und bei starrer Verbindung der beiden Läufer die Sichelräume der beiden Verdichterteile um etwa i8o° gegeneinander versetzt angeordnet sind, nach Patent 94q.453. Bei dieser Bauart liegt auf jeder Seite der Maschine ein Saugstutzen und ein Druckstutzen, also im Betrieb eine Warm- und eine Kaltseite. Durch eine wärmeleitende Verbindung der Gehäuseteile und des Zwischenstückes findet zwischen den beiden Gehäusen ein Wärmeaustausch statt, durch den Temperaturunterschiede zwischen Saug- und Druckseite fast ganz ausgeschaltet werden, so daß die Gehäuseteile gleichmäßige Wärmedehnungen haben und sich nicht verziehen können. Infolgedessen konnte auch die früher vorgesehene elastische Kupplung der beiden Läufer wegfallen und eine starre Einheit von Niederdruck- und Hochdruckläufer ausgeführt werden. Durch den Wegfall der elastischen Kupplung kann das Zwischenstück und damit die Baulänge der Maschine erheblich verkürzt werden.
• Durch die vorliegende Erfindung wird nun diese Bauart in der Weise weitergebildet,.daß die starre Einheit von Niederdruck- und Hochdruckläufer nur an den beiden Enden gelagert wird, also die bisher bei allen zweistufigen Umlaufverdichtern an den einander zugekehrten Stirnseiten der beiden Gehäuse vorgesehenen Lager wegfallen. Diese Maßnahme ergibt über die durch den Wegfall der beiden Lager bedingten Einsparungen hinaus eine weitere beträchtliche Verkürzung des Zwischenstückes und damit der Baulänge der Maschine eine Eigenschaft, die für den Gebrauch in fahrbaren Anlagen geschätzt ist. Es ist hierbei von der überlegung ausgegangen worden, däß bei Versetzung der Sichelräume der beiden Gehäuse um etwa i8o° die Belastungsverhältnisse des Läufers grundlegend geändert werden.
• Zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades ist es notwendig, daß die Gehäusedeckel an den Stirnseiten der Läufer mindestens die Einschnitte für die Arbeitsschieber ganz abdecken; und damit möglichst tiefe Schlitze vorgesehen werden können, wovon wiederum die Höhe des Sichelraumes und somit die Förderleistung der Maschine abhängt, muß jeder Läufer mit möglichst dünnen Zapfen durch die Gehäusedeckel geführt werden. Aus diesem Grunde hat man jeden Läufer zu beiden Seiten gelagert. Das ist auch notwendig, wenn die Sichelräume der beiden Gehäuse gleichliegend angeordnet sind; dann werden die beiden Läufer von ein und derselben Seite her belastet, und ohne die mittleren Lager würde in dem schwachen Teil zwischen den Läufern das größte Biegungsmoment auftreten. Anders liegen die Verhältnisse, wenn die Sichelräume der beiden Gehäuse um i8o° gegeneinander versetzt angeordnet sind; dann werden die beiden Läufer von entgegengesetzten Richtungen her belastet, und es tritt zwischen den beiden Läufern ein praktisch zu berücksichtigendes. Biegungsmoment auch ohne die mittlere Lagerung nicht auf, und die Lager an den beiden einander zugekehrten Stirnseiten der Gehäuse können ohne Bedenken weggelassen werden. Eine erhöhte Belastung der beiden äußeren Lager tritt dadurch, wie sich leicht errechnen läßt, nicht ein.
• Das Mittelstück, das vorzugsweise als gemeinsamer innerer Gehäusedeckel für Niederdruck- und Hochdruckgehäuse ausgebildet wird, benötigt jetzt nur noch die Breite, die für die Aufnahme der Wellendichtungen erforderlich ist. Es genügt eine einzige -Wellendichtung, die in einem nach außen abgeschlossenen Raum des Zwischenstückes die Niederdruckseite und die Hochdruckseite voneinander trennt. Mit seinen Außenflächen ersetzt das Zwischenstück die beiden bisher notwendigen Axiallager. Sollten bei bestimmten Ausführungen ungewöhnlich hohe Axialdrücke auftreten, so genügt ein einziges Drucklager der bekanntere Ausführung. Die Anordnung des Drucklagers erfolgt vorzugsweise zwischen den beiden Gehäusen. Würde man das Drucklager an einer Seite anbringen, so erfolgte die Wärmedehnung von Hochdruck- und Niederdruckläufer nach ein und derselben Seite. Das würde große Spiele bedingen und die Wirtschaftlichkeit der Maschine herabdrücken. Die Läuferdehnung erfolgt nunmehr von der Mitte aus nach beiden Richtungen.
• Aus baulichen Gründen empfiehlt es sich, die starre Verbindung der beiden Läufer derart lösbar zu gestalten, daß jeder Läufer für sich aus seiner Gehäusetrommel herausgezogen werden kann. Einige Ausführungsmöglichkeiten hierfür sind nachstehend beschrieben und bilden die Gegenstände von Unteransprüchen.
• An Hand der Zeichnung ist die Erfindung näher erläutert, es zeigt Abb. i einen schematischen Längsschnitt des Verdichters, Abb. 2 den Verlauf der Biegungsmomente in dem Läufer, Abb. 3 bis 5 Beispiele für eine lösbare starre Kupplung von Hochdruck- und Niederdruckläufer. Das Niederdruckgehäuse ist mit i, der Niederdruckläufer mit 2, das Hochdruckgehäuse mit 3 und der Hochdruckläufer mit 4 bezeichnet. Die beiden Gehäuseteile i und 3 sind durch ein Zwischenstück 5 starr und möglichst wärmeleitend miteinander verbunden. Das Zwischenstück 5 wird vorzugsweise als gemeinsamer Deckel für die beiden Gehäuse i und 3 ausgebildet. An den äußeren Stirnseiten haben die beiden Gehäuse i und 3 Deckel 6 und 7. Die beiden Läufertrommeln 2 und 4 sind durch ein Verbindungsstück 8 starr miteinander verbunden, das in den Bohrungen der Stirnwände des Mittelstückes nur etwa so stark bemessen ist wie die beiden äußeren Lagerzapfen 9 und io. Die starre Einheit von Niederdruck- und Hochdruckläufer ist lediglich mit den äußeren Zapfeng und io in an den Deckeln 6 und 7 befestigten Lagern i i und 12 gelagert. Eine Lagerung in den Stirnwänden des Zwischenstückes 5 findet nicht statt. Zur Vervollständigung der Maschine gehören noch die der Einfachheit halber in Abb. i nicht dargestellten Wellendichtungen an den Durchtrittsstellen durch die Gehäusedeckel 6 und 7 und die Stirnwände des Zwischenstückes 5.
• Die beiden Gehäuse, in denen die Läufer, wie bekannt, exzentrisch gelagert sind, so daß ein Sichedraum entsteht, sind so angeordnet, daß die beiden mit 13 und 14 bezeichneten Sichelräume um etwa 18o° gegeneinander versetzt sind. Bei dieser Anordnung ergibt sich im Betrieb unter den auftretenden Verdichtungsdrücken für die beiden Läufertrommeln 2 und 4 eine entgegengesetzte Belastung, die in der Abb. i durch Pfeile angedeutet ist. Durch diese Belastung werden in dem Läufersystem Biegungsmomente erzeugt, deren Verlauf in der Abb. 2 dargestellt ist. Es ist zu .ersehen, daß die Biegungsmomentenlinie zwischen den beiden Läufertrommeln die Nullinie schneidet. Das bedeutet, daß in dem .Verbindungsstück ä, welches nur eine kleine Länge hat, Biegungsmomente in nennenswertem Ausmaß -nicht auftreten. Deshalb konnte auch die bisher angewendete Lagerung zwischen den beiden Läufertrommeln wegfallen.
• Die beiden Läufertrommeln 2 und 4 können mit dem Zwischenstück 8 einen massiven Körper bilden. In diesem Falle muß dann mindestens das Zwischenstück 5 zweiteilig ausgebildet werden, um den Läufer ein- und ausbauen zu können. Besonders einfach gestaltet sich das Ein- und Ausbauen des Läufers, wenn, wie die Abb. 3 bis 5 zeigen, die starre Verbindung der beiden Läufertrommeln lösbar ist, so daß jede Läufertrommel für sich nach Abnahme der äußeren Deckel 6 bzw. 7 des zugehörigen Gehäuses aus dem letzteren in Achsrichtung herausgezogen bzw. in dieses eingeschoben werden kann., Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 wird das Verbindungsstück zwischen den beiden Läufertrommeln 2 und 4 aus zwei Zapfen 15 und 16 gebildet, von denen der eine fest an der Trommel :2 und der andere fest an der Trommel 4 angeordnet ist. Die beiden Zapfen haben stirnseitig eine Zahnung 17, mit der sie ineinandergreifen und so gegen gegenseitige Verdrehung gesichert sind. Die beiden Teile werden' durch einen beispielsweise durch eine Längsbohrung des Hochdruckläufers hindurchgehenden Zuganker 18 zusammengehalten, der an seinem inneren Ende mit einem Gewindeteil i9 in den Zapfen 15 der Trommele eingeschraubt ist und an einem aus dem Lagerzapfen io herausragenden Gewinde 2o eine Mutter 2i zur Herbeiführung der Axialv erspannung der beiden Läufer trägt. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Lösung der Verbindung der beiden Läufer von außen erfolgen kann. Nach Abschrauben der Mutter 21 und Abnahme der Deckel 6 und 7 kann die Trommel 4 über den Zuganker 18 aus dem Gehäuse 3 und die Trommel 2 mit dem Zuganker 18 aus dem Gehäuse i herausgezogen werden.
• In der Abb. 3 ist außerdem eine Ausführungsform für eine Wellendichtung im Bereich des Zwischenstückes 5 angedeutet. In einem nach außen abgeschlossenen Raum 22 des Zwischenstückes 5 ist auf dem Verbindungsstück 15, 16 ein axial verschiebbarer Ring 23 vorgesehen, der durch eine sich an einem an dem Verbindungsstück festen Ring 24 abstützende Feder 25 gegen eine Dichtfläche 26 am Zwischenstück 5 angedrückt wird. An der Dichtfläche 26 findet eine Trennung von Niederdruck-und Hochdruckteil statt. Es genügt also eine einzige Wellendichtung an den einander zugekehrten Seiten der Gehäuse.
• Das Zwischenstück 5 kann gleichzeitig, wie in der Zeichnung vorgesehen, zur Begrenzung der axialen Bewegung des Läufers dienen. Der Läufer kann sich dann frei von der Mitte aus nach beiden Seiten dehnen. Bei größeren Axialdrücken wird ein besonderes doppelt wirkendes Axiallager vorgesehen, das zweckmäßig in das Zwischenstück 5 eingebaut wird, damit auch wieder die Dehnung des Läufers von der Mitte aus erfolgen kann.
• Nach Abb. 4 ist das Verbindungsstück der beiden Läufertrommeln 2 und 3 als Konuskupplung ausgebildet. Der Zapfen mit dem Konus 27 ist beispielsweise an der Läufertrommel 2 und der den Konus aufnehmende Teil 28 an der Läufertrommel 4 vorgesehen. Die axiale Verspannung der beiden Teile erfolgt durch einen Zuganker, wobei die gleiche Anordnung gewählt werden kann, die in Abb. 3 dargestellt ist. In der Abb. 4 ist ein durch die beiden Läufertrommeln hindurchgehender Zuganker 29 dargestellt. Das Ein- und Ausbauen geht genau so vor sich wie oben beschrieben.
• Die Abb. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der auf einer durch die beiden Läufertrommeln durchgehenden Welle 3o der eine z. B. der Läufer 2 auf der Welle festsitzt, gegebenenfalls mit dieser zusammengegossen ist, während der andere Läufer 4 auf einem leicht konischen Abschnitt 31 der Welle sitzt und auf diesem mittels einer Verschraubung 32 festgezogen werden kann. Beim Ausbau des Läufers kann also nach Lösen der Verschraubung 32 und Abnahme der äußeren Gehäusedeckel die Läufertrommel 4 von der Welle 30 abgezogen werden, während der Läufer 2 mit der Welle 3o aus dem Gehäuse herausgezogen wird.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zweistufiger Umlaufverdichter der Vielzellenbauart, bei dem die beiden Gehäuse durch ein Zwischenstück starr miteinander verbunden und bei starrer Verbindung der beiden Läufer die Sichelräume der beiden Verdichterteile um etwa 18o° gegeneinander versetzt angeordnet sind, nach Patent 944 453, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Einheit von Niederdruck- und Hochdruckläufer nur an den beiden Enden (Zapfen 9 und io) gelagert ist.
2. 2. Zweistufiger Umlaufverdichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenstück (5) Hochdruck- und Niederdruckseite durch eine Wellendichtung (23 bis 26), die in einem nach außen abgeschlossenen Raum (22) des Zwischenstückes angeordnet ist, voneinander getrennt sind.
3. 3. Zweistufiger Umlaufverdichter nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (5) als gemeinsamer innerer Gehäusedeckel für Niederdruck- und Hochdruckgehäuse (1, 3) ausgebildet ist und mit seinen beiden Stirnflächen die axiale Beweglichkeit des starren Läufers begrenzt.
4. 4. Zweistufiger Umlaufverdichter nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Zwischenstück (5) ein doppelt wirkendes Axiallager eingebaut ist.
5. 5. Zweistufiger Umlaufverdichter nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Verbindung der beiden Läufer (2, 4) so lösbar gestaltet ist, daß jeder Läufer für sich in Achsrichtung aus seinem Gehäuse herausgezogen werden kann.
6. 6. Starre lösbare Verbindung der beiden Läufer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Läufer (2, 4.) durch Wellenzapfen (15, 16) mit Stirnverzahnung (17) verbunden und durch einen durch den einen Läufer (q.) hindurchgehenden Zuganker (i8) miteinander fest verspannt sind.
7. 7. Starre lösbare Verbindung der beiden Läufer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Läufer durch eine Konuskupplung (27, 28) verbunden und durch einen Zuganker (29) axial verspannt sind. B. Zweistufiger Umlaufverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daB eine beiden Läufern gemeinsame Welle (30) im Bereich des einen Läufers (q.) einen konischen Abschnitt (3r) hat, auf dem dieser Läufer mittels einer Verschraubung (32) lösbar festgespannt ist.