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Gehäuse mit mindestens zwei parallelen, einander schneidenden
Bohrungen Gehäuse, die, wie z. E. Gehäuse für als Kompressor oder Expansionsmaschine wirkende Schraubenrad-u. a. Rotormaschinen, mindestens zwei parallele, einander schneidende zylindrische Bohrungen aufweisen, können aus fertigung-un montagebedingten Gründen nicht aus einem einzigen Stück hergestellt werden. Zumindest bei Schraubenradkompressoren ist es aber von besonderer Wichtigkeit, dass das Spiel zwischen den Rotoren untereinander und zwischen den Rotoren und dem Gehäuse so klein wie möglich gehalten wird, weil der erzielbare Wirkungsgrad grossteils von der Grösse dieser Spiele abhängt.
Gewöhnlich sind eine, möglicherweise aber beide der Abschlusswände gesondert ausgebildet oder das Gehäuse ist in einer senkrecht auf die Rotorachsen verlaufenden Ebene in zwei Hälften geteilt, wobei jede Mantelhälfte des Gehäuses mit der zugehörigen Abschlusswand als ein Stück ausgebildet ist. Unabhängig von der Lage der Teilung ist es sehr wichtig, dass die einzelnen Gehäuseteile zueinander genau eingefluchtet werden, damit die Rotorachsen in einer Ebene liegen, parallel zueinander verlaufen und relativ zum Gehäuse die richtige Lage einnehmen, d. h. dass die Achsen der Lager mit den Achsen der Gehäusebohrungen zusammenfallen. Wenn die Achsen der Lager in den Abschlusswänden nicht in ein und derselben Ebene liegen, verlaufen die Rotoren schräg zueinander, so dass unnötig grosse Spiele erforderlich sind, die wiederum grosse Undichtheiten ergeben.
Im folgenden wird eine Bauweise näher behandelt, bei welcher der Mantel der Gehäusebohrungen und eine der Abschlusswände einen Gehäuseteil bilden und die andere Abschlusswand an diesen Teil mittels Schrauben oder Bolzen befestigt ist. Es gibt verschiedene Arten zum Festhalten der losen Abschlusswand vor dem Befestigen ; einige der üblichen Methoden sind in den Fig. 1 - 6 dargestellt.
Gemäss den Fig. 1 und 2 (Fig. 1 stellt einen axialen Längsschnitt durch eine Schraubenradmaschine und Fig. 2 einen in Richtung der Pfeile 2 - 2 in Fig. 1 gesehenen Schnitt dar) ist eine Abschlusswand 34 mit Hilfe konischer oder zylindrischer Stifte an einem Gehäuseteil festgehalten, der aus einem mit der andern Abschlusswand 32 einstückig ausgebildeten Mantelteil 30 besteht. Der männliche und der weibliche Rotor 36 bzw. 40 sind mit ihren Wellen 38 in den Lagern 42,44 bzw. 46,48 in der mit dem Mantel verbundenen bzw. in der gesonderten Abschlusswand 32 bzw. 34 gelagert. Beim Einfluchten der gesonderten Abschlusswand 34 relativ zum Gehäuseteil 30,32 ist es notwendig, diese sorgfältig in die richtige Lage zum Gehäuse zu bringen, was jedoch entweder sehr zeitraubend ist oder sehr kostspielige Werkzeuge erfordert.
Die Führungsstifte 50 werden dann in die Flanschen 52 der Gehäuseteile eingesetzt.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 (Fig. 3 ist ein Längsschnitt ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten und Fig. 4 zeigt einen längs der Linie 4 - 4 in Fig. 3 gesehenen, der Fig. 2 ähnlichen Schnitt) ist eine andere Methode zur Erzielung einer genauen Einfluchtung zwischen der gesonderten Abschlusswand und dem einstückig aus dem Mantel und der andern Abschlusswand bestehenden Gehäuseteil angewendet.
Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten bekannten Konstruktion ist die gewünschte Einfluchtung durch konzentrische Zentriermittel gewährleistet und zu diesem Zweck ist die Stirnwand des aus Mantel und Abschlusswand bestehenden einstückigen Gehäuseteils 30, 32 mit zu den zugeordneten Gehäuseboh-
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rungen konzentrischen Nuten 54,56 und die gesonderte Abschlusswand 34 mit zugeordneten ringförmigen Führungsfedem 58,60 ausgestattet.
Diese Bauweise gewährleistet genau zu den Achsen der zugeordneten Rotoren und Lager konzentrisch verlaufende Zentriereinrichtungen. Dabei ist erwünscht, dass diese Zentriermittel sowohl mit ihren inneren als auch mit ihren äusseren Durchmessern genau zusammenpassen, um so eine genaue Einfluchtung zwischen dem aus Mantel und Abschlusswand bestehenden Gehäuseteil und der gesonderten Abschlusswand erzielen zu können. In Wirklichkeit müssen jedoch sowohl bezüglich der Durchmesser der Zentriermittel als auch bezüglich der Achsabstände gewisse Toleranzen zugelassen werden. Aus diesem Grunde gewährleistet diese Konstruktion nur dann eine ausreichende Einfluchtung. wenn die Toleranzen in sehr engen Grenzen gehalten werden, was jedoch die Herstellung sehr kostspielig macht.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine andere bekannte Methode zur Erzielung einer Einfluchtung zwischen dem aus Mantel und Abschlusswand bestehenden Gehäuseteil 30,32 und der getrennten Abschlusswand 34.
Fig. 5 zeigt dabei einen den Fig. 1 und 3 ähnlichen Längsschnitt und Fig. 6 einen den Fig. 2 und 4 ähnlichen, in Richtung der Pfeile 6 - 6 in Fig. 5 gesehenen Schnitt.
In diesem Fall ist der aus Mantel und Abschlusswand bestehende Gehäuseteil 30,32 mit einem Zentriermittel versehen, das aus einer im zylindrischen Mantel der Gehäusebohrung für den männlichen Rotor konzentrisch zu dieser Gehäusebohrung angeordneten Ausnehmung 62 und einer bogenförmigen, konzen- trisch zur Gehäusebohrung für den weiblichen Rotor als axiale Verlängerung des zylindrischen Teiles dieser Gehäusebohrung-ausgebildeten Feder 66 besteht. Die gesonderte Abschlusswand 34 weist entsprechende komplementäre Zentriermittel auf, die aus einer mit der Ausnehmung 62 zusammenwirkenden Zentrierfeder 64 und einer mit der Zentrierfeder 66 zusammenwirkenden Ausnehmung 68 besteht. Nach Einstellung einer genauen Fluchtung werden Zentrierstifte 50 eingesetzt.
Bezüglich dieser Bauweise mit auf einer Drehbank herstellbaren Zentriermittel gelten im wesentlichen die gleichen Bemerkungen wie zu der aus den Fig. 3 und 4 ersichtlichen Bauweise. Bei der Bauweise nach Fig. 5 und 6 ergibt sich aber dann eine schlechtere Ausrichtung, wenn die Abschlusswand und das Gehäuse, wie zumeist in der Praxis vorkommend, unterschiedlichen Temperaturen und damit unterschiedlichen Ausdehnungen unterworfen sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Bauweise für ein Gehäuse mit mindestens zwei parallelen, einander schneidenden zylindrischen Bohrungen, das mindestens zwei Teile umfasst, die längs einer senkrecht zu den Bohrungsachsen verlaufenden Teilungsebene miteinander verbunden sind. Bei einem solchen Gehäuse wird sowohl das Einfluchten zwischen getrennten Gehäuseteilen vereinfacht als auch die erwähnten Nachteile bekannter Bauarten zur Gänze vermieden und eine genaue Einfluchtung der Gehäuseabschnitte bei niederen Kosten erzielt.
Ein Gehäuse gemäss der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass in bezug auf die erste Gehäusebohrung konzentrisch angeordnete Zentriermittel vorgesehen sind und dass die beiden Gehäuseteile durch ein zweites Zentriermittel gegen eine Relativdrehung um die Achse der ersten Gehäusebohrung festgehalten sind.
Der Hauptgedanke der Erfindung besteht also darin, die beiden Gehäuseteile in bezug auf eine Gehäusebohrung verdrehbar zu zentrieren und sie an einer andern Stelle auf gegenseitige Verdrehung zu sichern. Diese eine gegenseitige Verdrehung zulassende Zentriereinrichtung kann in bezug auf die zugeordnete Achse des Rotors bzw. des Lagers genau hergestellt werden, indem sie beispielsweise in einer Aufspannung mit der Gehäusebohrung des Rotors bzw. des Lagers bearbeitet wird. Auf diese Weise wird eine der Lagerbohrungen der Abschlusswand genau konzentrisch zur zugeordneten Rotorbohrung verlaufen und eine genaue Lage des einen Rotors gewährleisten. Die Abschlusswand wird danach relativ zur andern Lagerbohrung zentriert.
Im Rahmen der Erfindung ist eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen möglich. So kann beispielsweise das zweite Zentriermittel durch eine Zentrierbohrung in jedem Gehäuseteil gebildet sein. Diese Zentrierbohrungen werden dabei zweckmässig am Ende der Teilungsebene des Gehäuses der ersten Gehäusebohrung gegenüberliegend angeordnet, wobei ein Zentrierstift dann mit beiden Zentrierbohrungen zusammenwirkt.
Nach einer andern erfindungsgemässen Ausführungsform besteht das zweite Zentriermittel aus mindestens einer kurzen, an einem Gehäuseteil konzentrisch zur zweiten Gehäusebohrung verlaufenden bogenförmigen Feder und einer zugeordneten Nut in der Stirnfläche des ändern Gehäuseteils. Die Feder und ihre zugeordnete Nut sind dazu bestimmt, an den beiden seitlichen Umfangsflächen der Feder zusam- menzuwirken.
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Bei dieser Ausführungsform kann das zweite Zentriermittel aus zwei kurzen, bogenförmigen, um die zweite Gehäusebohrung angeordneten Federn und zugehörigen Nuten bestehen, wobei die Federn und Nuten an den Umfangsseitenflächen der entsprechenden Federn zusammenwirken. Diese Federn liegen auf Radien, die zumindest annähernd senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den Achsen der ersten und zweiten Gehäusebohrung verlaufen.
Das Gehäuse kann auch so ausgebildet werden, dass das zweite Zentriermittel mindestens eine bogenförmige, an einem Gehäuseteil verlaufende und eine axiale Verlängerung des zylindrischen Mantels der zweiten Gehäusebohrung angeordnete Feder aufweist. Dieser Feder ist eine im zylindrischen Mantel der zweiten Gehäusebohrung im andern Gehäuseteils vorgesehene Ausnehmung zugeordnet, wobei die Feder und die Nut zum Zusammenwirken am radial aussenliegenden Umfang der Feder bestimmt sind. Übli- cherweise kann dieses zweite Zentriermittel aus einer einzigen Feder und einer am gesamten Umfang des Mantels der zweiten Gehäusebohrung verlaufenden entsprechenden Ausnehmung bestehen.
Es ist auch möglich, dass das zweite Zentriermittel aus zwei kurzen, bogenförmigen, an einem Gehäuseteil vorgesehenen Federn und einer zugeordneten Ausnehmung im zylindrischen Mantel der zweiten Gehäusebohrung des ersten Gehäuseteils besteht. Diese Federn bilden auch je eine axiale Verlängerung des zylindri- schen Mantels der zweiten Gehäusebohrung und sind an Radien angeordnet, die zumindest annähernd senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den Achsen der beiden Gehäusebohrungen verlaufen. Die Federn und die Nuten sind auch in diesem Falle dazu bestimmt, am radial aussenliegenden Umfang jeder Feder zusammenzuwirken. Die Ausnehmung des zweiten Zentriermittel verläuft üblicherweise auch in diesem Falle längs des gesamten Mantelumfangs der zweiten Gehäusebohrung.
Bei einer Rotormaschine, deren Gehäusemantel mit einer Abschlusswand einstückig ist und deren zweite Abschlusswand einen gesonderten Teil bildet, ist die gesonderte Abschlusswand vorteilhaft an der Niederdruckseite dieser Maschine angeordnet. Der Druck ist an diesem Ende in Umfangsrichtung längs den Zentriermitteln gleich, so dass ein möglicherweise auftretendes Spiel in den Zentriermittel keine Undichtheit bewirkt.
Die Erfindung wird nun an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Auch dabei ist von einer Gehäusebauweise ausgegangen, bei welcher die eine Abschlusswand mit dem Gehäusemantel als ein einstückiger Gehäuseteil und die andere Abschlusswand gesondert ausgebildet ist und welche insbesondere für eine Schraubenradmaschine bestimmt ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Bauweise beschränkt. Die Erfindung ist nämlich ebenso sowohl auf eine Gehäusebauweise, bei der beide Abschlusswände gesondert ausgebildet sind oder bei der jede Abschlusswand mit der zugehörigen Mantelhälfte einstückig ist, als auch bei Gehäusen für andere Rotormaschinen anwendbar.
Es zeigt Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Gehäuse ; Fig. 8 ist ein in Richtung der Pfeile 8-8 in Fig. 7 gesehener Querschnitt ; in Fig. 9 ist ein anderes erfindungsgemässes Gehäuse dargestellt ; Fig. 10 zeigt einen in Richtung der Pfeile 10 - 10 in Fig. 9 gesehenen Querschnitt ; Fig. 11 ist ein in Richtung der Pfeile 11 - 11 in Fig. 10 gesehener vertikaler Teilschnitt ; Fig. 12 zeigt einen in Richtung der Pfeile 12 - 12 in Fig. 9 gesehenen Querschnitt ; Fig. 13 stellt einen in Richtung der Pfeile 13 - 13 in Fig. 12 gesehenen Schnitt dar ; Fig. 14 zeigt eine andere erfindungsgemässe Ausführungsform eines Gehäuses im Längsschnitt.
Die Fig. 15 und 16 sind in Richtung der Pfeile 15 - 15 bzw. 16-16 in Fig. 14 gesehene Querschnitte ; Fig. 17 stellt einen teilweisen Längsschnitt einer abgewandelten Ausführungsform des Beispiels nach den Fig. 14-16 dar ; die Fig. 18 und 19 zeigen in Richtung der Pfeile 18 - 18 bzw. 19 - 19 in Fig. 17 gesehene Querschnitte und Fig. 20 ist schliesslich ein in Richtung der Pfeile 20 - 20 in Fig. 18 gesehener vertikaler Teilschnitt.
Bei dem in den Fig. 7 und 8 dargestellten Gehäuse nach der Erfindung weist der aus Mantel und Abschlusswand bestehende Gehäuseteil 30,32 eine in der Stirnfläche vorgesehene Nut 70 auf, die zur Achse der Bohrung für den männlichen Rotor konzentrisch verläuft. Die gesonderte Abschlusswand 34 trägt eine zugeordnete Feder 72 an der Stirnwand, wobei die Feder und die Nut längs der beiden Umfangsseitenflächen der Feder zusammenwirken. Die Abschlusswand 34 ist infolgedessen bezüglich der Gehäusebohrung des männlichen Rotors zentriert und um deren Achse schwenkbar. Durch Verschwenkung der Abschlusswand 34 kann die Achse der Gehäusebohrung für den weiblichen Rotor mit der Achse der zugeordneten Bohrung 48 für das Lager in der Abschlusswand eingefluchtet werden.
Diese Stellung kann mit Hilfe eines einfachen Werkzeuges leicht eingestellt werden, wonach die Abschlusswand in dieser Lage mit Hilfe eines konischen oder zylindrischen Stiftes 50 festgehalten wird, der relativ zur Zentrierung um die Bohrungsachse des männlichen Rotors am gegenüberliegenden Ende der Stirnfläche des Gehäuses angeordnet ist. Selbstverständlich können die zugeordneten Zentriermittel vertauscht werden, d. h. die Nut 70 und die Feder 72 können auch auf der Seite des weiblichen Rotors und der Zentrierstift 50 auf der Seite des männlichen Rotors vorgesehen sein.
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Bei der in den Fig. 9 - 13 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Gehäuses weist der aus Mantel und Abschlusswand bestehende Gehäuseteil 30,32 und die Abschlusswand 34 an der Seite des männlichen Rotors ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführung eine Nut 74 bzw. eine Feder 76 auf. Auf der Seite des weiblichen Rotors besteht das Zentriermittel aus zwei kurzen, bogenförmigen Fe- dern 80, die im einstückigen Gehäuseteil 30, 32 konzentrisch zur Bohrung für den weiblichen Rotor ange- ordnet sind. Diese Federn liegen vorteilhaft auf Radien, die senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den
Achsen der Gehäusebohrungen für die männlichen und weiblichen Rotoren verlaufen.
Um die Bearbeitung dieser Federn 80 zu erleichtern, ist die Stirnfläche des aus Mantel und Abschlusswand bestehenden Gehäu- seteils mit einer Nut 78 geringer Tiefe versehen. Diese Nut verläuft zur Gehäusebohrungsachse für den weiblichen Rotor konzentrisch beidseits der Führungsfedern. Die gesonderte Abschlusswand 34 hat eine
Nut 82, die zur Gehäusebohrungsachse des weiblichen Rotors konzentrisch ist. Die Federn 80 und die zu- geordnete Nut 82 sind zum Zusammenwirken an den beiden Umfangsseitenflächen der zugeordneten Fe- dern bestimmt. Die Herstellung der konzentrisch zur Gehäusebohrung des weiblichen Rotors und dem zu- geordneten Mittelpunkt des Lagers verlaufenden Zentriermittel für diese zweite Rotor-bzw. Lagerboh- rung kann auf einer Drehbank nach dem oben Gesagten erfolgen.
Da die Abschlusswand 34 mit der einen
Rotorbohrung, d. h. in diesem Fall mit der Gehäusebohrung für den männlichen Rotor, fluchtet und um deren Achse schwenkbar ist, reicht eine einzige, in Umfangsrichtung kurze Führungsfeder aus, um die andere Gehäusebohrung, d. h. die Gehäusebohrung für den weiblichen Rotor, in die Einstellage der Ab- schlusswand relativ zur Mitte der ersten Rotorbohrung einzufluchten. In diesem Fall ist die Toleranz be- züglich des Mittenabstands weniger wichtig, weil das kurze Zentriermittel eine Bewegung längs einer durch die beiden Rotormitten verlaufenden Linie erlaubt. Vom Gesichtspunkt der Herstellung aus sind die
Zentriermittel vorteilhaft so ausgebildet, dass in ein und demselben Gehäuseteil das eine Zentriermittel eine Nut und das andere eine vorstehende Zentrierfeder aufweist.
Es ist aber gemäss der Erfindung durch- aus möglich, die Nuten nur in einem der Gehäuseteile und die Zentrierfeder in andern Gehäuseteilen anzuordnen. Es ist auch möglich, statt zwei kurzen Zentrierfedern 80 nur eine einzige anzuwenden.
Das erfindungsgemässe Gehäuse nach den Fig. 14 - 16 weist auf der Seite des männlichen Rotors ein aus einer Nut 84 bzw. einer Feder 86 bestehendes Zentriermittel auf, das ähnlich den vorhergehenaen
Beispielen ausgebildet und im aus Mantel und Abschlusswand bestehenden Gehäuseteil 30,32 und an der
Abschlusswand 34 vorgesehen ist. Das Zentriermittel auf der Seite des weiblichen Rotors umfasst am aus
Mantel und Abschlusswand bestehenden Gehäuseteil 30,32 mindestens eine bogenförmige Feder 88, die eine axiale Verlängerung des Mantels des weiblichen Rotors darstellt. Eine zugeordnete Ausnehmung 90 ist in der Abschlusswand 34 derart vorgesehen, dass die Feder und die Ausnehmung am aussenliegenden
Umfang der Feder zusammenwirken.
Bezüglich der Ausführungsform nach den Fig. 14-16 gilt im we- sentlichen das zu den Fig. 9-13 Gesagte. Beim Beispiel nach den Fig. 14 - 16 kann das vorspringende
Zentriermittel 88, wie ersichtlich, in Umfangsrichtung eine grössere Ausdehnung haben und längs des ge- samten Umfangs des Bohrungsmantels für den weiblichen Rotor verlaufen, weil diese Führung nur in Rich- tung längs einer die Mitten der beiden Rotorbohrungen verbindenden Linie wirksam ist.
Die Fig. 17 - 20 zeigen eine Abwandlung des in den Fig. 14-16 dargestellten Beispiels, wobei statt der langen Zentrierfeder 88 auf der Seite des weiblichen Rotors zwei kurze Zentrierungen 94 vorge- sehen sind, die auf einer zur Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der Rotorbohrungen senkrecht verlaufenden Linie liegen. Auf gleiche Weise ist wie bei dem Gehäuse nach den Fig. 9 und 10 eine seichte Nut 96 am verbleibenden Teil der Stirnfläche des aus Mantel und Abschlusswand bestehenden Ge- häuseteils 30,32 vorgesehen.
Die Ausführungsformen nach den Fig. 9 - 20 weisen den Vorteil auf, dass aus den schon erwähnten Gründen die getrennte Abschlusswand auf der Niederdruckseite angeordnet ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gehäuse mit mindestens zwei parallelen, einander schneidenden Bohrungen, das mindestens zwei
Teile umfasst, die längs einer senkrecht zu den Bohrungsachsen verlaufenden Teilungsebene miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in bezug auf die erste Gehäusebohrung konzentrisch ange- ordnete Zentriermittel vorgesehen sind und dass die beiden Gehäuseteile durch ein zweites Zentriermittel gegen eine Relativdrehung um die Achse der ersten Gehäusebohrung festgehalten sind.