DE1551070B - Parallel und außenachsige Rotationskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen schraubenförmigen Nuten- und Rippenrotoren, die mittels Axialdrucklagern im Gehäuse gelagert sind, wobei ein auf die Axialdrucklager einwirkender axial verschiebbarer Ringkolben vorgesehen ist, der vom Druckmittel beaufschlagt ist.

Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist aus der britischen Patentschrift 1 026 165 bekannt. Bei dieser Rotationskolbenmaschine ist der Ringkolben an der Welle des zugeordneten Rotors fixiert. Die Ausgleichskraft, welche von einem vom Betriebsmittel der Maschine unabhängigen Druckmittel erzeugt wird, wirkt direkt auf den Rotor. Das hat zur Folge, daß die Axialdrucklager trotz der Anordnung für den Ausgleich der Axialkräfte erhebliche Kräfte aufzunehmen haben, wenn die Ausgleichskräfte, abhängig von den Betriebsbedingungen, den genauen Ausgleich der Axialkräfte nicht vollständig oder nicht immer bewirken. Dabei müssen unterschiedliche Beanspruchungen der beidseits eines Rotors angeordneten Axialdrucklager in Kauf genommen werden. Im übrigen können die Rotoren nach Maßgabe der Toleranzen bei Axialdrucklagern sich bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen in beiden Axialrichtungen bewegen. Entsprechend muß am Hochdruckende der Spalt zwischen den Stirnflächen der Rotoren und dem Gehäuse gewählt sein, wobei ein großer Spalt Spalt-Verluste verursacht und den Wirkungsgrad beeinträchtigt.

Bei Rotationskolbenmaschinen anderer Gattung (vgl. deutsche Patentschrift 714 088), nämlich bei Lamellenkolbenverdichtern ist die Verwendung von Wellringen und anderen federnden Elementen bekannt, um den Außenring eines Wälzlagers bzw. Kugellagers in axialer Richtung festzulegen und damit das Mindestspiel zwischen Läufer und Gehäusedekkel einzustellen, was eine Wirkungsgraderhöhung zur Folge hat. Axialkräfte sind hier praktisch nicht aufzunehmen. Folglich haben diese bekannten Maßnahmen die aus dem Auftreten von Axialkräften herrührenden Probleme bei Rotationskolbenmaschinen der erfindungsgemäßen Gattung nicht beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Rotationskolbenmaschine der eingangs beschriebenen Gattung die Belastung der Axialdrucklager herabzusetzen und gleichzeitig die beschriebenen Spaltverluste zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ringkolben unmittelbar mit dem radial äußeren, axial verschiebbaren Lagerring des Axialdrucklagers in Wirkverbindung steht und auf demselben Lagerring eine in entgegengesetzter Richtung wirkende Feder einwirkt.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine die Belastung der Axialdrucklager erheblich reduziert wird. Bei normalem Betrieb bewirken nämlieh die Feder und der Ringkolben, daß der Axialschub sich gleichmäßiger auf die beidseitigen Axialdrucklager des Rippenrotors verteilt, so daß auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten die Lebensdauer dieser Axialdrucklager beachtlich erhöht wird. Darüber hinaus lassen sich die Spaltverluste reduzieren, weil die Spaltweite wegen der über die Feder bestimmte genaue Lage der Rotoren sehr klein gehalten werden kann.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in der Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt einer parallel- und außenachsigen Rotationskolbenmaschine im Bereich eines Axialdrucklagers mit ver- ■ schiebbarem Ringkolben und

F i g. 2 perspektivisch eine Feder aus dem Gegenstand nach F i g. 1.

Die in der F i g. 1 dargestellte Rotationskolbenmaschine ist eine parallel- und außenachsige Maschine mit Kämmeingriff zwischen einem schraubenförmigen Nutenrotor 1 und einem Rippenrotor 2. Die Rotoren 1, 2 sind mittels Axialdrucklager 3 und zusätzlicher Rollenlager 4 im Gehäuse 5 gelagert, wobei ein auf die Axialdrucklager 3 einwirkender, axial verschiebbarer Ringkolben 6 vorgesehen ist, der von einem Druckmittel beaufschlagt ist. Im allgemeinen ist lediglich der Rippenrotor 2 mit einem derartigen Ringkolben 6 ausgerüstet. Tatsächlich erfahren bei einer derartigen Rotationskolbenmaschine die Rotoren 1, 2 und insbesondere der Rippenrotor 2 erhebliehe Axialkräfte, die über die Axialdrucklager 3 aufgenommen werden. Im Ausführungsbeispiel sind die Axialdrucklager 3 als Kugellager ausgeführt. Es können auch andere Wälzlager eingesetzt werden, die zur Aufnahme von Axialkräften geeignet sind, beispielsweise Radial-Schrägkugellager, Kegelrollenlager u. dgl. Stets ist die Anordnung so zu treffen, daß der Ringkolben 6 unmittelbar mit dem radial äußeren, axial verschiebbaren Lagerring 7 des Axialdrucklagers 3 in Wirkverbindung steht und auf denselben Lagerring 7 eine in entgegengesetzter Richtung wirkende Feder 8 einwirkt. Mit anderen Worten ist im Ausführungsbeispiel der äußere Lagerring? des Axialdrucklagers 3 des Rippenrotors 2 unter der Wirkung einer ringförmigen Feder 8 axial verschiebbar.

Eine mögliche Gestaltung einer solchen Feder 8 ist aus Fig. 2 erkennbar. Ferner wirkt auf diesen äußeren Lagerring 7 der schon erwähnte Ringkolben 6, der in einem entsprechenden Zylinder 9 beweglich ist. Der Zylinder 9 ist in einem Zylindergehäuse 10 angeordnet, welches durch Schrauben 11 mit dem Gehäuse 5 verschraubt ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Feder 8 eine gewellte Ringfeder, man kann jedoch auch andere Federn verwenden, beispielsweise

einen Satz von wendeiförmigen Federn. Nur der Ordnung halber sei bemerkt, daß der äußere Lagerring 7 des Axialdrucklagers 3 am Gleichlaufende des Nutenrotors 1 unter der Wirkung einer Einzelfeder axial bewegbar ist. Der Zylinder 9 steht durch eine Rohrleitung 12 mit einer nicht gezeichneten Druckmittelquelle in Verbindung, die vom Betriebsmittel der Rotationskolbenmaschine unabhängig ist. Bei in Öl laufenden Kompressoren kann diese Druckmittelquelle die Vorrichtung zum Einspritzen des Kühl- und Dichtöls sein, die unter Druck steht, wenn der Rotationskolbenkompressor unter Last arbeitet, dagegen drucklos wird, sobald der Rotationskolbenkompressor entlastet und abgestellt wird. Man kann jedoch die Rohrleitung 12 auch mit einer Quelle von Schmieröl für die Rotationskolbenmaschine verbinden. In diesem Falle empfiehlt sich die Anordnung einer Einrichtung, welche die Zufuhr von Drucköl zu dem genannten Zylinder automatisch unterbricht, wenn die Rotationskolbenmaschine entlastet ist.

Im normalen Betrieb der dargestellten Rotationskolbenmaschine bewirken die Feder 8 und der Ringkolben 6, daß der Axialschub sich gleichmäßig auf die beiden Axialdrucklager 3 des Rippenrotors 2 verteilt, von denen nur eines gezeichnet ist und das andere an der anderen Seite des Rippenrotors 2 angeordnet ist. Dadurch wird die Lebensdauer dieser Lager stark verlängert, und zwar auch dann, wenn mit hohen Geschwindigkeiten gearbeitet wird. Die Vorrichtung hat ferner den Vorteil, daß der Abstand zwischen den Stirnflächen der Rotoren 1, 2 am Hochdruckende und der Stirnwand des Lagergehäuses klein gehalten werden kann, was nicht dargestellt worden ist.

ίο Dieser Abstand ist bekanntlich für den Wirkungsgrad einer Rotationskolbenmaschine von großer Bedeutung. Er braucht nur so groß zu sein, daß trotz ungleichmäßiger Wärmedehnungen und Herstellungstoleranzen der zusammenwirkenden Teile ein Lauf- sitz vorhanden ist. Da die Rotoren bei der dargestellten Rotationskolbenmaschine über die Federn 8 stets in Richtung des Pfeiles 13 gehalten werden, kann der Abstand zwischen den erwähnten Stirnflächen kleiner sein als üblicherweise, wo die Toleranzen der Axialdrucklager berücksichtigt werden müssen und wo sich folglich die Rotoren unter manchen Betriebsbedingungen in Richtung des genannten Pfeiles 13 und unter anderen Bedingungen in umgekehrter Richtung bewegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen schraubenförmigen Nuten- und Rippenrotoren, die mittels Axialdrucklagern im Gehäuse gelagert sind, wobei ein auf die Axialdrucklager einwirkender axial verschiebbarer Ringkolben vorgesehen ist, der von Druckmittel beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (6) unmittelbar mit dem radial äußeren, axial verschiebbaren Lagerring (7) des Axialdrucklagers (3) in Wirkverbindung steht und auf denselben Lagerring (7) eine in entgegengesetzter Richtung wirkende Feder (8) einwirkt.