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Schraubenverdichter Die Erfindung bezieht sich auf einen Schraubenverdichter
mit mindestens einem männlichen, den Hauptanteil der Förderung übernehmenden, und
mindestens einem weiblichen, hauptsächlich als Dichtungsrotor wirkenden Schraubenrotor,
welche gegenläufig ineinandergreifen, am einen Ende mit ihren Wellen mittels Synchronisierungszahnrädern
getriebemäßig miteinander verbunden sind und am anderen Ende über ein für sich gelagertes
Vorgelegezahnräderpaar von einem Antriebsmotor aus angetrieben werden, wobei die
Schraubenrotoren mittels Wälzlager in einem Gehäuse gelagert sind, von denen die
am Synchronisierungsende der Rotorwellen befindlichen Lager radial und beidseitig
axial wirkende Schrägwälzlager sind, und wobei ferner von den Vorlegezahnrädern
mindestens das verdichterseitige, gleichachsig mit der Welle des männlichen Rotors
verbundene Zahnrad beidseitig mit Wellenstummeln in Wälzlagern gelagert ist.
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Bei einem bekannten Verdichter dieser Art sind sowohl die Zahnräder
des Vorgeleges als auch die Synchronisierungszahnräder Stirnräder mit Geradverzahnung.
Die Wellen der Schraubenrotoren sind dabei beiderseits der Rotoren in radial tragenden
und auch axial führenden Pendelrollenlagern gelagert. Aber nur durch die Lager auf
der einen Seite wird der Axialschub der Rotoren aufgenommen. Das mittels einer Keilwelle
mit dem männlichen Schraubenrotor gekuppelte Vorgelegezahnrad ist für sich beidseitig
in Kugellagern gelagert, von denen nur eines einen geringen Axialschub aufnehmen
kann.
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Bei einem anderen bekannten Schraubenverdichter, der aber kein Vorgelegezahnradpaar
aufweist, sind die auf der Druckseite und fliegend auf den Rotorwellenenden angeordneten
Synchronisierungszahnräder mit einer Schrägverzahnung versehen. Zwischen diesen
Zahnrädern und den Verdichterrotoren ist jede Welle in einem Doppelschrägrollenlager
gelagert, das fest im Gehäuse sitzt und den Axialschub aufnimmt, während auf der
anderen Seite die Wellen von Loslagern getragen werden, die als lediglich radiale
Kräfte aufnehmende Kugellager ausgebildet sind. Ferner ist eine Ausführungsform
eines Schraubenverdichters bekannt, bei der sowohl die Vorgelegezahnräder als auch
die mit einer Schrägverzahnung versehenen Synchronisierungszahnräder auf einer Seite
der Rotoren, nämlich auf der Druckseite angeordnet sind. Die Synchronisierungszahnräder
sind wiederum fliegend auf den Rotorwellen befestigt, welche jeweils zwischen Zahnrad
und Rotor in zwei unverrückbar nebeneinanderliegenden Kugellagern gelagert sind,
die dadurch auch einen Axialschub aufnehmen können. Die Zähne der Synchronisierungszahnräder
sind nur wenig schräg gestellt und können dadurch, auch wenn die Steigungsrichtungen
der Schrägverzahnungen entsprechend zur Richtung des Axialschubes an den Schraubenrotoren
gewählt werden, wohl kaum in nennenswerter Weise zum Axialschubausgleich an den
Rotoren beitragen. Das zum männlichen Schraubenrotor gehörige Vorlegezahnrad ist
mittels seiner Keilwelle in der Hohlwelle des daneben befindlichen Synchronisierungszahnrades
gehalten und auf der anderen Seite in einem zusätzlichen Kugellager gelagert. Das
andere, mit dem Antriebsmotor gekoppelte, Vorgelegezahnrad ist zwar koaxial zum
weiblichen Schraubenrotor angeordnet, aber für sich mit zwei Kugellagern auf seiner
eigenen Hohlwelle gelagert, welche wiederum mit einem Kugellager im Gehäuse gehalten
und mittels eines Rollenlagers im Synchronisierungszahnrad des weiblichen Rotors
gelagert ist. Mittels einer Lamellenkupplung in seiner Nabe wird dieses motorseitige
Vorgelegezahnrad mit der es durchsetzenden Hohlwelle gekuppelt. Bei dieser Konstruktion
können die Lager der Vorgelegezahnräder kaum größere axiale Kräfte aufnehmen. Auf
der anderen, saugseitigen, Stirnseite des Verdichterraumes sind die beiden Schraubenrotorwellen
in gewöhnlichen Gleitlagern gelagert.
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Bei einem mit ,einem Rootsgebläse vergleichbaren bekannten Gebläse
mit nur in Umfangsrichtung fördernden Rotoren sind diese auf der den Synchronisierungszahnrädern
zugeordneten
Seite in Pendelkugellagern und an der dem Antrieb zugeordneten Seite in axial verstellbaren
Rollenlagern gelagert. Bei solchen Gebläsen und Rootsgebläsen treten aber an den
rotierenden Teilen keine nennenswerten Kräfte in axialer Richtung auf.
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Bei Schraubenverdichtern werden im Förderraum von der Druckseite her
erhebliche axiale Kräfte, insbesondere auf den den Hauptanteil der Förderung übernehmenden,
männlichen Schraubenrotor ausgeübt. Wenn dieser Axialschub wie bei den erwähnten
bekannten Ausführungen nur von Wälzlagern aufgenommen wird, die als radial und axial
wirkende Lager ausgebildet sind, so führt dies zu einem Verschleiß der Wälzlager,
damit zu einer Vergrößerung der axialen Spiele und eventuell gar zu einer Berührung
und einem Verschleiß der Schraubenrotoren und damit zu Undichtigkeiten, die die
Leistung herabmindern. Zudem tritt neben einer Begrenzung in der Leistung auch noch
ein Wirkungsgradabfall durch die auftretenden großen Reibungsverluste auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schraubenverdichter
der eingangs erwähnten Art in einfachster Weise Maßnahmen zu treffen, daß an den
als Wellenlager dienenden Wälzlagern, auf die ein Axialschub ausgeübt wird, insbesondere
bei dem den Hauptanteil der Förderung übernehmenden männlichen Schraubenrotor, die
auftretende axiale Belastung so weit als möglich vermindert wird. Darüber hinaus
sollen die den Axialhub aufnehmenden Lager der Schraubenrotoren, welche auch genau
eingestellt werden müssen, an einer Stelle angebracht werden, an der sie leicht
zugänglich sind (montiert und überprüft werden können), ohne daß eventuell der Verdichter
vom Antriebsmotor und von der Druckluftleitung gelöst werden muß.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Verdichter der eingangs
erwähnten Art die Schraubenrotorwellen am antriebs- bzw. vorgelegeseitigen Ende
der Schraubenrotoren und das mit dem männlichen Rotor verbundene Vorgelegerad, letzteres
beidseitig, in nur radial belastbaren Rollenlagern, welche geringe axiale Wellenbewegungen
.zulassen, gelagert sind, daß die Vorgelegezahnräder schräg verzahnte Stirnräder
sind, wobei die Schrägstellung (Steigungsrichtung) der Zähne des mit dem männlichen
Rotor verbundenen Vorlegezahnrades so gewählt ist, daß ein Axialschub dem durch
den Förderdruck auf die Schraubenrotoren ausgeübten Axialschub entgegengesetzt gerichtet
ist, so daß die axiale Belastung des Schrägwälzlagers am Synchronisierungsende des
männlichen Rotors reduziert und zum Teil auf die Lagerung des mit dem Antriebsmotor
;des Verdichters gekuppelten Vorgelegezahnrades übertragen wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das
mit dem Antriebsmotor des Verdichters gekuppelte Vorgelegezahnrad ganz unabhängig
vom weiblichen Schraubenrotor mit seiner Welle an einer Seite in einem nur radial
belastbaren Rollenlager und auf der anderen Seite in einem beidseitig axial belastbaren
Doppelschulterkugellager gelagert ist. Zweckmäßig sind ferner die Schrägwälzlager
der Schraubenrotoren je durch zwei mit geringem Abstand nebeneinander angeordnete,
in ihrer Belastungsrichtung entgegengesetzt wirkende Schulterkugellager gebildet
und befinden sich zusammen mit den Synchronisierungszahnrädern am Hochdruckende
der Rotoren. Ferner empfiehlt es sich, daß auch die Synchronisierungszahnräder schräg
verzahnte Stirnräder sind.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß der durch den Förderdruck auf die Schraubenrotoren ausgeübte Axialschub
weitgehend kompensiert wird und darüber hinaus zum großen Teil durch das zugeordnete
Vorgelegezahnrad mit aufgenommen wird. Es wird somit eine wesentliche Reduzierung
der Reibungsverluste erreicht und es läßt sich eine Bauform verwirklichen, die kleine
Spielräume zwischen den Rotoren und dem Gehäuse sowie zwischen den Rotoren selbst
zuläßt. Es läßt sich somit auf einfache Weise trotz einer Vereinfachung der Lagerung
mit hohen Drehzahlen arbeiten. Zudem führt die Herabminderung der Reibungsverluste
gleichzeitig zu einer Reduzierung des Verschleißes. Der enge Spielraum, der sich
bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform verwirklichen läßt, führt ferner zu einer
Beibehaltung eines guten Wirkungsgrades.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen horizontalen Längsschnitt gemäß
der Linie 1-I in F i g. 2 durch einen Schraubenverdichter mit den Merkmalen nach
der Erfindung und F i g. 2 einen Querschnitt durch den Verdichter gemäß der Linie
II-II in F i g. 1.
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Das Gehäuse des dargestellten Schraubenverdichters besteht aus einem
Rotorgehäuse 1, einem Synchronisierungszahnradgehäuse 2, das an das Ende des Rotorgehäuses
1 angeschraubt ist, sowie einem Zwischengehäuse 3, welches an dem entgegengesetzten
Ende des Rotorgehäuses befestigt ist, und einem Vorgelegegehäuse 4, das an
das Zwischengehäuse angeschraubt ist. Ein männlicher Schraubenrotor 5 und ein weiblicher
Schraubenrotor 6, der im wesentlichen als Dichtungsrotor dient, sind im Rotorgehäuse
1 vorgesehen und auf der Seite des Synchronisierungszahnradgehäuses mit Rotorwellen
7 und 8 ausgerüstet. Auf diesen Rotorwellen 7, 8 sind verdichterseitig ineinandergreifende
Synchronisierungszahnräder 9,10 mit Schrägverzahnung angeordnet. Die Rotorwellen
7 und 8 sind in Schrägwälzlagern 11,12 bzw. 13, 14, die als Schulterkugellager
ausgebildet sind, verdichter- bzw. druckseitig gelagert. Jeweils zwei einander zugeordnete
Schrägwälzlager sind durch eine kalibrierte und auswechselbare Scheibe 15 bzw. 16
zur Aufnahme von axialen Drücken bzw. Schüben in beiden Richtungen getrennt. Durch
die Anbringung dieser Scheiben 15 und 16 in einer geeigneten Stärke wird der Spielraum
in den Kugellagern 11 bis 14 derart eingestellt, daß die Schraubenrotoren 5, 6 in
der erforderlichen axialen Stellung verbleiben, bei der ein sehr kleines axiales
Spiel von den Schraubenrotoren zur druckseitigen Gehäusestirnwand verbleibt. Das
Rotorgehäuse 1 besitzt ferner eine Einlaßöffnung 17 mit einer zugeordneten
Einlaßkammer 18 und außerdem eine Auslaßkammer 19 mit einer Auslaßkammer 20 für
die Druckluft. Mit 21 und 22 sind die zugeordneten Wellenabdichtungen am Hochdruckende
des Verdichters und mit 23 und 24 die Wellenabdichtungen am Niederdruckende des
Verdichters bezeichnet. Bei der axialen Einstellung der Schraubenrotoren wird auch
der Einfluß der bei der Verdichtung auftretenden Temperaturen bzw. die Wärmeausdehnung
der Schraubenrotoren berücksichtigt. Die Schraubenrotoren 5, 6 sind ferner auf der
Vorgelegeseite
mit Schraubenrotorwellen 25, 26 versehen und mit diesen in radialen Rollenlagern
27 bzw. 28 axial verschiebbar im Gehäuse gelagert. Die Schraubenrotorwelle 25 ist
durch ein Torsionswellenstück 40 mit der Welle 41 eines Vorgelegerades 29 verbunden,
welches durch ein weiteres größeres Vorgelegezahnrad 30, das auf einer Welle 31
befestigt ist, angetrieben wird. Das Vorgelegezahnrad 29 ist mit seiner Welle 41
in Rollenlagern 32 gelagert, während die Welle 31 des Vorgelegerades 30 einerseits
in einem Rollenlager 33 und andererseits in einem Doppelschulterkugellager 34 gelagert
ist.
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Mit 36 ist das Antriebsschraubenzahnrad für eine zugeordnete Schmierölpumpe
bezeichnet, die über die Welle 31 angetrieben wird. Mit 37 ist ein Teil einer ausrückbaren
Kupplung bezeichnet, welche die Welle 31 mit einem nicht dargestellten schnellaufenden
Motor verbindet. Die Vorgelegezahnräder 29 und 30 weisen eine Schrägverzahnung auf.
Die Steigungsrichtungen dieser Schrägverzahnungen sind so gewählt, daß der Axialschub
des Zahnrades 29 bei der durch den Pfeil 38 angedeuteten Drehrichtung dem
durch den Förderdruck auf den männlichen Schraubenrotor 5 ausgeübten Axialschub
entgegengesetzt gerichtet ist. Dadurch wird der axiale Schub auf den Schraubenrotor
5 zumindest teilweise ausgeglichen, die Belastung der Schrägwälzlager 11, 12 wird
entsprechend reduziert und ein Teil der sonst auf diese Lager wirkenden Axialkraft
wird auf das Schulterkugellager 34 des Vorgelegezahnrades 30 übertragen.