DE69614225T2

DE69614225T2 - Abdichtung eines brennkraftmaschinen getriebenen Laders

Info

Publication number: DE69614225T2
Application number: DE69614225T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Takabe; Nubuo Takei
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2016-09-05
Also published as: EP0775812B1; JPH09144549A; DE69614225D1; JP3493850B2; EP0775812A1; US5836753A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdichtanordnung eines zahnradgetriebenen oder motorgetriebenen Laders gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere eine solche Abdichtanordnung, die zwar einen einfachen Aufbau hat, jedoch in der Lage ist, die Schwankung der Drücke stark zu mäßigen, die aus einer Rotorkammer des Laders lecken und auf eine Öldichtung aufgebracht werden, die auf einer Rotorwelle angebracht ist, die sich aus einer Rotorkammer des Laders erstreckt. Eine derartige Abdichtanordnung ist in US-A-4 594 992 beschrieben.
Im allgemeinen enthält ein zahnrad- oder motorgetriebener Lader ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse ausgebildete Rotorkammer, einen männlichen, drehbar in der Rotorkammer angeordneten Rotor und einen weiblichen, ebenfalls drehbar in der Rotorkammer angeordneten Rotor, der mit dem männlichen Rotor in Eingriff steht. Der männliche und der weibliche Rotor erstrecken sich parallel zueinander in der Rotorkammer und werden bei Drehung eines Motors oder dergleichen in entgegengesetzte Richtungen gedreht. Im allgemeinen wird die Antriebskraft des Motors über einen Kettenmechanismus und/oder ein Rädergetriebe auf den männlichen und den weiblichen Rotor übertragen. Jeder Rotor hat Antriebswellen, die sich in entgegengesetzten Richtungen von Enden des Rotors in dessen Längsrichtung erstrecken. Antriebswellenkammern sind ebenfalls in dem Ladergehäuse neben der Rotorkammer in deren Längsrichtung ausgebildet, und die Antriebswellen jedes Rotors ragen aus der Rotorkammer in die dazugehörigen Antriebswellenkammern und werden an ihren freien Enden von Lagern getragen, die in den Antriebswellenkammern vorgesehen sind. In einem Ansaugkrümmer des Motors strömende Außenluft wird durch eine erste Öffnung (Eintrittsöffnung) in das Ladergehäuse gesogen und in dem Ladergehäuse nach und nach in Längsrichtung des Ladergehäuses bei Drehung des männlichen und des weiblichen Rotors verdichtet. Durch eine zweite Öffnung (Austrittsöffnung) des Ladergehäuses wird die Druckluft an die Zylinder des Motors abgegeben. Die Antriebswellen des männlichen Rotors (oder diejenigen des weiblichen Rotors) sind im allgemeinen über Riemen, Ketten und/oder Zahnräder mit einer Kurbelwelle oder einer anderen rotierenden Welle des Motors verbunden, so daß der Rotor von dem Motor angetrieben wird. Den Lagern der Antriebswellen des männlichen und des weiblichen Rotors wird Schmieröl zugeführt. Öldichtungen werden auf den jeweiligen Antriebswellen in den Antriebswellenkammern zwischen der Rotorkammer und den dazugehörigen Lagern angebracht, um das Schieröl zurückzuhalten und eine Ölkammer auszubilden. Überdruck- und Unterdruckluft, die durch eine Druckschwankung im Inneren der Rotorkammer erzeugt wird, neigt dazu, aus der Rotorkammer entlang den Rotorantriebswellen in Richtung der Lager zu lecken. Jede auf der Rotorwelle vorgesehene Öldichtung sollte verhindern, daß die aus der Rotorkammer leckende Hoch- bzw. Niederdruckluft auf die Öldichtung einwirkt und diese beschädigt. Wenn es sich bei dem Lader um einen Roots-Lader handelt (sein Betriebsdruck ist relativ niedrig und die Umfangsgeschwindigkeit liegt bei etwa 10-15 m/sec), werden die Öldichtungen herkömmlicherweise aus Gummiplatten hergestellt. Für den Fall, daß sich der Lader mit hoher Geschwindigkeit dreht und mit Hochdruck arbeitet, werden üblicherweise mechanische Dichtungen aus Kohlenstoff oder dergleichen verwendet.
Wenn die aus einer Gummiplatte hergestellte Öldichtung in einem motorgetriebenen Lader eingesetzt wird, der mit einer hohen Geschwindigkeit und mit Hochdruck arbeitet, werden Lippenabschnitte der Öldichtung, die mit der dazugehörigen Rotorwelle in Kontakt kommen, bei einem Lecken des Überdrucks und des Unterdrucks aus der Rotorkammer fest gegen die Rotorwellenoberfläche gedrückt oder von dieser abgelöst. Dies verursacht ein Verbrennen und/oder eine anormale Abnutzung der Lippenabschnitte der Öldichtung und führt zu einem Auslaufen des Schmieröls aus den Lagern. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, für die Rotorwelle eines Hochdruck- und Hochgeschwindigkeitsladers eine Gummidichtung als Öldichtung zu verwenden.
Für den Fall, daß die mechanische Dichtung verwendet wird, die steifer ist als die Gummidichtung, verursacht die aus der Rotorkammer leckende Druckschwankung kein Haften und keine anormale Abnutzung. Jedoch sind die Herstellungskosten für die mechanische Dichtung ziemlich hoch, da sie aus einem kostspieligen Material, wie z.B. Kohlenstoff, hergestellt wird.
Wie dies aus der US-A-4 594 992 bekannt ist, kann eine Öldichtung auf der Rotorwelle zwischen der Rotorkammer und dem Lager angebracht werden, um die Wellenkammer in zwei Kammern zu unterteilen, wobei eine Kammer eine Schmierölkammer ist, die zwischen der Öldichtung und dem Lager ausgebildet ist, um ein Schmieröl, das dem Lager in der Ölkammer zugeführt wird, zu sammeln oder zurückzuhalten, und die andere Kammer eine Luftkammer ist, die zwischen der Öldichtung und der Rotorkammer ausgebildet ist, und ein Luftdurchlaß kann in dem Ladergehäuse ausgebildet werden, um die Luftkammer mit der Umgebung zu verbinden. Die Öldichtung kann eine Gummidichtung sein. Überdruckluft und Unterdruckluft lecken aus der Rotorkammer in die Luftkammer, wenn der Rotor die Luft in der Rotorkammer verdichtet und die Außenluft in die Rotorkammer eingesogen wird. Der Druck der Luft, die in die Luftkammer leckt, wird gemäßigt, wenn die Luft in die Luftkammer eintritt, da die Luftkammer mit der Umgebung in Verbindung steht. Genaugenommen wird in der Luftkammer der Überdruck im wesentlichen auf atmosphärischen Druck gesenkt und der Unterdruck im wesentlichen auf atmosphärischen Druck erhöht. Demzufolge ist der auf die Öldichtung wirkende Luftdruck nicht schädlich für die Öldichtung, und die Öldichtung wird nicht beschädigt. Eine Öldichtung aus Gummi ist kostengünstig, so daß die Herstellungskosten für die Abdichtanordnung gesenkt werden.
Wenn der sehr hohe (bzw. niedrige) Druck aus der Rotorkammer leckt, kann es sein, daß der Luftdruck von der einzigen Luftkammer nicht auf einen akzeptablen Wert gesenkt (bzw. erhöht) wird.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Ölabdichtanordnung eines motorgetriebenen Laders anzugeben, die kostengünstig ist, aber kein Auslaufen von Öl aus einem Lippenabschnitt einer Öldichtung verursacht, selbst wenn der Lader mit hoher Geschwindigkeit und sehr hohem (bzw. sehr niedrigem) Druck arbeitet.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Ölabdichtanordnung für einen Lader anzugeben, die zwar eine Gummidichtung enthält, aber nie ein Verbrennen oder eine anomale Abnutzung der Dichtung verursacht, ganz gleich wie die Betriebsbedingungen des Laders sein mögen.
Die zuvor genannten Ziele werden durch eine Abdichtanordnung gemäß Anspruch 1 erreicht.
Erfindungsgemäß wird eine weitere Luftkammer (d.h. eine zweite Luftkammer) in Tandemanordnung zur bereits vorhandenen Luftkammer ausgebildet, um den Luftdruck stufenweise zu mäßigen. Der sehr hohe Druck aus der Rotorkammer kann zunächst in der ersten Unterkammer auf einen bestimmten Wert gesenkt werden und kann dann in der zweiten Unterkammer nochmals herabgesetzt werden. Die stromabwärts der zweiten Unterkammer angeordnete Öldichtung wird daher von dem hohen, aus der Rotorkammer leckenden Druck nicht beeinträchtigt werden.
Ein gedrosselter Durchlaß kann zwischen der Rotorkammer und der Wellenkammer ausgebildet werden, so daß der positive oder negative Luftdruck gesenkt bzw. erhöht wird, wenn die Leckluft aus der Rotorkammer durch den gedrosselten Durchlaß hindurch in die Luftkammer strömt.
Ein Luftfilter kann in dem Luftdurchlaß vorgesehen werden, um gefilterte Luft in die Luftkammer einzuführen.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Abdichtanordnung eines motorgetriebenen Laders,
Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Abdichtanordnung,
Fig. 3 die Druckveränderung der Luft, die aus einer Rotorkammer in eine Ölkammer leckt, gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt durch eine Abdichtanordnung für einen motorgetriebenen Lader gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 ein Diagramm, das die Druckveränderung der Luft zeigt, die aus einer Rotorkammer in eine Ölkammer leckt, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 einen vergrößerten Querschnitt durch eine Abdichtanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
Fig. 7 Luftdurchlässe für die Rotorkammer des Laders der vorliegenden Erfindung.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
In Fig. 1 ist im Querschnitt ein Teil eines Laders gezeigt, der eine Abdichtanordnung enthält, die ähnlich zu der ist, die aus US-A-4 594 992 bekannt ist. In einem Ladergehäuse 1 sind eine Rotorkammer 2 zur Aufnahme eines männlichen Rotors 4 und eines weiblichen Rotors 5, eine erste Wellenkammer 33a zur Aufnahme einer ersten Antriebswelle 6a des männlichen Rotors 4, eine zweite Wellenkammer 33b zur Aufnahme einer zweiten Antriebswelle 6b des weiblichen Rotors 5 und eine Getriebekammer 3 zur Aufnahme einer Vielzahl von Zahnrädern 8a, 8b, 8c und 10 ausgebildet. Die erste und die zweite Wellenkammer 33a und 33b sind in Längsrichtung der Rotorkammer 2 direkt neben dieser ausgebildet, und die Getriebekammer 3 ist direkt neben der ersten und der zweiten Wellenkammer 33a und 33b ausgebildet. Die erste und die zweite Wellenkammer 33a und 33b erstrecken sich parallel zueinander. In der Rotorkammer 2 erstrecken sich der männliche und der weibliche Rotor 4 und 5 parallel zueinander und stehen miteinander in Eingriff. Die erste Antriebswelle 6a geht von dem männlichen Rotor 4 aus und ragt in die erste Wellenkammer 33a hinein, und eine zweite Antriebswelle 6b geht von dem weiblichen Rotor 5 aus und ragt in die zweite Wellenkammer 33b hinein. Diese Antriebswellen 6a und 6b sind zueinander parallel und ragen jeweils aus der Rotorkammer 2 heraus. Jede Antriebswelle 6a (bzw. 6b) hat einen stufenförmigen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser. Zwei Lager 7a und 7a (bzw. 7b und 7b) sind auf dem durchmesserreduzierten Abschnitt der Antriebswelle 6a (bzw. 6b) angebracht, um den dazugehörigen Rotor 4 (bzw. 5) drehbar zu tragen. Ein äußerer Laufring jedes Lagers 7a (bzw. 7b) wird fest von dem Ladergehäuse 1 getragen. Das erste Zahnrad 8a wird auf ein freies Ende der ersten Antriebswelle 6a und das zweite Zahnrad 8b wird an einer entsprechenden Stelle auf der zweiten Antriebswelle 6b aufgebracht, um mit dem ersten Zahnrad in Eingriff zu stehen. Die zweite Antriebswelle 6b ist länger als die erste Antriebswelle 6a, und das dritte Zahnrad 8c wird auf einem freien Ende der zweiten Antriebswelle 6b angebracht. Eine Antriebswelle 9 erstreckt sich von der anderen Seite (von links in Fig. 1) in die Getriebekammer 3, um von einem (nicht gezeigten) Motor über die Zahnräder 10 und 8c eine Antriebskraft auf die zweite Antriebswelle 6b zu übertragen. Am freien Ende der Antriebswelle 9 befindet sich das vierte Zahnrad 10 und steht mit dem dritten Zahnrad 8c in Eingriff. Wenn sich der Motor dreht, wird dessen Antriebskraft über die Zahnräder 10 und 8c und die zweite Antriebswelle 6b auf den weiblichen Rotor 5 und über die Zahnräder 10, 8c, 8b und 8a und die erste Antriebswelle 6a auf den männlichen Rotor 4 übertragen, so daß sich der männliche Rotor 4 und der weibliche Rotor 5 in der Rotorkammer 2 in entgegengesetzten Richtung drehen. Anschließend wird die Luft, die aus einem Einlaßkanal (nicht gezeigt) zwischen den männlichen Rotor 4 und den weiblichen Rotor 5 eingeführt wird, von den beiden sich drehenden Rotoren 4 und 5 verdichtet, und die Druckluft wird bei Drehung der Rotoren 4 und 5 hin zu einem Auslaß 19 des Gehäuses in axialer Richtung des Rotors (in die linke Richtung in Fig. 1) gedrückt. Die Druckluft wird aus dem Auslaßkanal 19 des Ladergehäuses 1 freigesetzt und den Motorzylindern (nicht gezeigt) zugeführt.
Es wird darauf hingewiesen, daß jeder Rotor 4 (bzw. 5) eine weitere Antriebswelle (nicht gezeigt) hat, die sich von dem entgegengesetzten Ende des jeweiligen Rotors erstreckt und aus der Rotorkammer 2 in Wellenkammern (nicht gezeigt) ragt, um von dazugehörigen Lagern (nicht gezeigt) an ihren freien Enden auf ähnliche Weise getragen zu werden, wie dies oben beschrieben und in Fig. 1 gezeigt ist.
Eine Öldichtung 12 ist zwischen dem Lager 7a (bzw. 7b) und der Rotorkammer 2 auf jeder Antriebswelle 6a (bzw. 6b) angebracht, um eine Ölkammer 11 zwischen der Öldichtung 12 und dem Lager 7a (bzw. 7b) auszubilden. Die Öldichtung 12 hält das den Lagern 7a (bzw. 7b) zugeführte Schmieröl zurück und erzeugt die Ölkammer 11. Die Ölkammer 11 ist ein ringförmiger, um die Antriebswelle 6a (bzw. 6b) herum ausgebildeter Zwischenraum. Die Öldichtung 12 ist aus einer Gummiplatte hergestellt. Ein Außenumfang 13 der Öldichtung 12 ist flanschartig gebogen und an einer Innenwand des Ladergehäuses 1 befestigt, und ein Innenumfang 14 der Öldichtung 12 ist ein gewellter, flanschartiger Abschnitt, der durch einen Federring 15 gegen die Antriebswelle 6a (bzw. 6b) gedrückt ist. Diese Konstruktion ist in vergrößertem Maßstab in Fig. 2 gezeigt. Der gewellte Innenumfang der Öldichtung 12 bildet einen Lippenabschnitt 14. Der Lippenabschnitt 14 hat eine bestimmte Länge in axialer Richtung der Antriebswelle 6a. Der Lippenabschnitt 14 wird durch den Federring 15 öldicht auf eine Oberfläche der Antriebswelle 6a gedrückt.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 1 ist ein Luftraum 16a (bzw. 16b) zwischen jeder Öldichtung 12 und der Rotorkammer 2 ausgebildet. Jeder Luftraum 16a (bzw. 16b) ist ein ringförmiger Zwischenraum um die Antriebswelle 6a (bzw. 6b) herum. Der erste Luftraum 16a für die erste Antriebswelle 6a ist durch eine erste, in dem Ladergehäuse 1 ausgebildete Bohrung 17a zur Umgebung hin offen, und der andere Luftraum 16b für die zweite Antriebswelle 6b steht über eine zweite Bohrung 17b mit dem ersten Luftraum 16a in Verbindung und ist wiederum zur Umgebung hin offen. Wie dies am besten in Fig. 2 zu erkennen ist, ist ein kleines diametrisches Spiel 18a zwischen der Innenwand des Ladergehäuses 1 und der Oberfläche der ersten Antriebswelle 6a in diametrischer Richtung der ersten Antriebswelle 6a und zwischen dem ersten Luftraum 16a und der Rotorkammer 2 in axialer Richtung der ersten Antriebswelle 6a ausgebildet. Dieses Spiel 18a arbeitet als Spaltdichtung, um den Luftstrom zwischen der Luftkammer 16a und der Rotorkammer 2 zu beschränken oder zu unterdrücken. Ähnlich dazu ist ein Spiel 18b um die zweite Antriebswelle 6b herum zwischen der zweiten Luftkammer 16b und der Rotorkammer 2 ausgebildet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Abdichtanordnung dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 gezeigt.
Die Antriebskraft des Motors wird durch Riemen oder dergleichen (nicht gezeigt) auf die Antriebswelle 9 übertragen, so daß sich die Antriebswelle 9 dreht. Daraufhin wird die Drehung der Antriebswelle 9 über ein Rädergetriebe 10, 8c, 8b bzw. 8a auf die erste Antriebswelle 6a des ersten Rotors 4 bzw. auf die zweite Antriebswelle 6b des zweiten Rotors 5 übertragen. Demgemäß drehen sich der erste Rotor 4 und der zweite Rotor 5 in der Rotorkammer 2, um die Luft aus dem Einlaßkanal des Gehäuses 1 zu saugen. Durch das Drehen der beiden Rotoren 4 und 5 wird die Luft verdichtet und aus dem Auslaßkanal 19 ausgestoßen, wenn der Auslaßkanal 19 bei Beendung des Verdichtungsvorgangs des Laders geöffnet wird. Die Druckluft wird den Motorzylindern zugeführt. Während des Luftverdichtungsvorgangs herrscht in der Rotorkammer 2 Überdruck. Wenn andererseits Frischluft in die Rotorkammer 2 gesogen wird (nachdem die Druckluft den Motorzylindern zugeführt wurde), herrscht im Inneren der Rotorkammer 2 Unterdruck.
Wenn Frischluft in die Rotorkammer 2 eingeführt wird (Luftansaugvorgang des Laders 1), leckt deshalb Unterdruckluft in die Luftkammer 16a (bzw. 16b) aus der Rotorkammer 2, und wenn Druckluft aus dem Auslaßkanal 19 (Luftverdichtungs- /Luftauslaßvorgang des Laders) ausgestoßen wird, leckt Überdruckluft. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel wird jedoch der Druck der während des Verdichtungs-/Auslaßvorgangs leckenden Luft durch das Spiel oder den gedrosselten Abschnitt 18a (bzw. 18b) gemäßigt, wenn die Hochdruckluft aus der Rotorkammer 2 in die Luftkammer 16a (bzw. 16b) strömt, wie dies durch den Druckabfall vom Punkt "a" zum Punkt "b" in Fig. 3 angezeigt ist. Ferner wird die Luft, welche die Luftkammer 16a (bzw. 16b) erreicht hat, bald durch den Durchlaß 17a (bzw. 17a und 17b) zur Umgebung hin ausgestoßen. Folglich wird der Druck in der Luftkammer 16a (bzw. 16b) sofort auf atmosphärischen Druck gesenkt, selbst wenn die Luft mit relativ hohem Druck eintritt (Druckabfall von "b" zu "c" in Fig. 3). Deswegen wird die Öldichtung 12, die eine Wand der Luftkammer 16a (bzw. 16b) bildet, nicht durch die Hochdruckluft, die aus der Rotorkammer 2 leckt, beschädigt. Anders ausgedrückt wird der Lippenabschnitt 14 jeder Öldichtung 12 durch die Leckluft nicht fest gegen die Oberfläche der Antriebswelle 6a (bzw. 6b) gedrückt. Demgemäß wird ein Verbrennen und/oder eine übermäßige Abnutzung der Öldichtung 12 verhindert. Wenn die Unterdruckluft andererseits aus der Rotorkammer 2 in die Luftkammer 16a (bzw. 16b) leckt, wird der Luftdruck durch das Spiel 18a (bzw. 18b) erhöht, wie dies durch den Druckanstieg vom Punkt "d" zum Punkt "e" in Fig. 3 angezeigt ist. Die Unterdruckluft "e" erreicht die Luftkammer 16a (bzw. 16b) und wird bald durch den Durchlaß 17a (bzw. 17a und 17b) an die Atmosphäre ausgestoßen. Demgemäß wird der Druck in der Luftkammer 16a (bzw. 16b) schnell auf atmosphärischen Druck erhöht, und die Öldichtung 12 (insbesondere ihr Lippenabschnitt 14) wird nicht beschädigt. Eine schnelle Rückkehr des Druckes in den Luftkammern 16a und 16b vom Unterdruck auf atmosphärischen Druck verhindert auch ein Wandern des Schmieröls von der Ölkammer 11 in die Luftkammern 16a und 16b.
Im folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, so daß den gleichen oder ähnlichen Teilen in der folgenden Beschreibung und den relevanten Zeichnungen die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen zugeordnet sind und hauptsächlich die Unterschiede beschrieben werden.
Gemäß Fig. 4 ist die Luftkammer um die erste Antriebswelle 6a (die der ersten Luftkammer 16a in Fig. 1 entspricht) durch eine weitere Dichtung 20 in Längsrichtung der ersten Antriebswelle 6a in zwei Unterkammern 16c und 16d unterteilt. Die erste Unterkammer 16c ist zwischen der Rotorkammer 2 und der zweiten Dichtung 20 und die zweite Unterkammer 16d ist zwischen der Öldichtung 12 und der zweiten Dichtung 20 ausgebildet. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders vorteilhaft, wenn es bei einem motorgetriebenen Lader eingesetzt wird, der mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck arbeitet. Der Grund wird später unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben.
Wie im Falle des ersten, in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels ist die Ölkammer 11 zwischen dem Lager 7a und der Öldichtung 12 ausgebildet. Die Öldichtung 12 ist aus einem Gummiplattenmaterial hergestellt.
Die zweite Dichtung 20 ist eine Luftdichtung. Die zweite Dichtung 20 enthält ein erstes bis drittes ringförmiges Element 21, 22 und 23, die jeweils die erste Antriebswelle 6a umgeben. Jedes ringförmige Element 21-23 hat einen L-förmigen Querschnitt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Das erste ringförmige Element 21 ist entlang seinem Außenumfang oder seinem einen Schenkel des "L" an der Innenwand des Ladergehäuses 1 angebracht, so daß sich sein anderer Schenkel vertikal in Richtung der ersten Antriebswelle 6a erstreckt, und das zweite ringförmige Element 22 ist entlang seinem Außenumfang oder seinem einen Schenkel über dem ersten ringförmigen Element angebracht, so daß sich sein anderer Schenkel vertikal in Richtung der ersten Antriebswelle 6a mit einem bestimmten Abstand parallel zu dem sich erstreckenden Schenkel des ersten ringförmigen Elementes 21 erstreckt. Ein Schenkel des "L" des dritten ringförmigen Elementes 23 wird in den Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten ringförmigen Element 21 und 22 eingefügt, und der andere Schenkel steht mit der Oberfläche der ersten Antriebswelle 6a in Kontakt. Bei dem ersten und dem zweiten ringförmigen Element 21 und 22 handelt es sich um Metallringe. Das dritte ringförmige Element 23 ist ein Teflonring. Die erste Unterkammer 16c hat einen ersten Luftdurchlaß 17c, der in das Ladergehäuse 1 gebohrt ist und sich von der ersten Unterkammer 16c zur Außenfläche des Gehäuses 1 erstreckt, wie der in Fig. 1 gezeigte Durchlaß 17a. Ebenso hat die zweite Unterkammer 16d einen zweiten Luftdurchlaß 17d, der von der Außenfläche des Gehäuses 1 vertikal gebohrt oder geformt ist. Das Spiel 18a zwischen der ersten Unterkammer 16c und der Rotorkammer 2 dient wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel als Spaltdichtung.
Im folgenden werden Arbeitsweisen dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben.
Der motorgetriebene Lader dieses Ausführungsbeispiels ist darauf ausgelegt, mit einer hohen Geschwindigkeit zu arbeiten. Insbesondere sind der männliche und der weibliche Rotor dazu geeignet, sich mit hoher Geschwindigkeit in der Rotorkammer 2 zu drehen. Als Folge davon haben der in der Rotorkammer 2 erzeugte Überdruck bzw. der Unterdruck größere Werte als in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Deswegen wird ein größerer Unterschied zwischen dem höchsten Leckdruck (d.h. der Luftdruck, der in dem Luftverdichtungsvorgangs aus der Rotorkammer 2 leckt (Überdruck) und dem niedrigsten Leckdruck (d.h. der Luftdruck, der in dem Luftansaugvorgang aus der Rotorkammer 2 leckt (Unterdruck)) feststellt. Wie aus dem Vergleich der Fig. 5 mit der Fig. 3 hervorgeht, ist der Überdruck "a' " in Fig. 5 höher als "a" in Fig. 3 und der Unterdruck "d' " ist niedriger als "d". Da die Druckluft mit dem Überdruck "a' " aus der Rotorkammer 2 durch das Spiel oder den gedrosselten Durchlaß 18a in die erste Unterkammer 16c leckt, fällt ihr Druck auf "b' ". Die erste Unterkammer 16c ist über den ersten Luftdurchlaß 17c zur Umgebung hin offen, so daß der Druck der Leckluft weiter beinahe unverzögert auf "c' " gesenkt wird. Es sollte jedoch an dieser Stelle nicht vergessen werden, daß der Lader dieses Ausführungsbeispiels sehr hohen Druck erzeugt, so daß üblicherweise ein Freisetzen der Hochdruckluft an die Umgebung durch den ersten Luftdurchlaß 17c nicht ausreicht: der Luftdruck fällt in der ersten Unterkammer 16c nicht auf atmosphärischen Druck ab. Daraufhin leckt die Luft durch die Luftdichtung 20 weiter in die zweite Unterkammer 16d. Genauer gesagt, leckt die Luft durch ein sehr kleines Spiel zwischen dem Teflonring 23 und der Oberfläche der ersten Antriebswelle 6a des Rotors 4. Die zweite Unterkammer 16d ist durch den zweiten Luftdurchlaß 17d ebenfalls zur Umgebung hin offen, so daß der Luftdruck in der zweiten Unterkammer 16d von "c' " auf "c" " abfällt. Der Wert "c" " ist im wesentlichen gleich dem atmosphärischen Druck. Auf diese Weise wird der Luftdruck in diesem ersten Ausführungsbeispiel schrittweise schließlich auf den Luftdruck abgesenkt. So wird die Öldichtung 12 durch die Leckluft aus der Rotorkammer 2 nicht beschädigt, und die Abdichtung der Ölkammer 11 wird auf geeignete Weise aufrechterhalten. Selbst wenn die Öldichtung 12 aus einem Flachmaterial aus Gummi hergestellt ist, das ein relativ schwaches Material ist, würde weder ein Verbrennen noch eine anormale Abnutzung auftreten. Wenn die Unterdruckluft ("d' " in Fig. 5) aus der Rotorkammer 2 in die erste Unterkammer 16a leckt, wird ihr Druck durch die Spaltdichtung 18a auf "e' " und durch die erste Unterkammer 16c und den ersten Luftdurchlaß 17c auf "f " erhöht. Die Außenluft wird aus dem ersten Luftdurchlaß 17c in die erste Unterkammer 16c eingeführt, um den Luftdruck in der ersten Unterkammer 16c zu erhöhen. Der Luftdruck "f " in der ersten Unterkammer 16c ist immer noch relativ weit von dem atmosphärischen Druck entfernt. Deshalb leckt die Unterdruckluft weiter in die zweite Unterkammer 17d. Da die zweite Unterkammer 16d mit der Umgebung in Verbindung steht, wird der Druck der Luft, der in die zweite Unterkammer 16d eintritt, sofort auf "f' " erhöht. Der Luftdruck in der zweiten Unterkammer 16d wird im wesentlichen immer auf atmosphärischem Druck ("f' ") gehalten. Demgemäß wird die Öldichtung 12 durch die Unterdruckluft aus der Rotorkammer 2 nicht beschädigt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 6 gezeigt.
Die Dichtung 20 in dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 4) wird durch eine erste Labyrinthdichtung 24a ersetzt und ein Teil der Luftspaltdichtung oder des gedrosselten Durchlasses 18a (Fig. 4) wird durch eine zweite Labyrinthdichtung 24b ersetzt. Die erste Labyrinthdichtung 24a trennt die erste Unterkammer 16c und die zweite Unterkammer 16d voneinander. Die zweite Labyrinthdichtung 24b ist direkt neben der Rotorkammer 2 vorgesehen, so daß der Unter- bzw. der Überdruck der Luft, die aus der Rotorkammer 2 leckt, zunächst durch einen engen Durchlaß oder gedrosselten Durchlaß 18a' und die zweite Labyrinthdichtung 24b gemäßigt wird. Der restliche Aufbau dieses Ausführungsbeispiels entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel. Wie bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, wird die Über- bzw. die Unterdruckluft, die aus der Rotorkammer 2 leckt, zunächst durch den ersten gedrosselten Durchlaß 18a' und die zweite Labyrinthdichtung 24b gesenkt bzw. erhöht und anschließend in der ersten Luftkammer 16c gesenkt bzw. erhöht. Daraufhin wird der Luftdruck weiter durch die erste Labyrinthdichtung 24a gesenkt bzw. erhöht und in der zweiten Luftkammer 16d gesenkt bzw. erhöht. Der Luftdruck in der zweiten Luftkammer 16d ist im wesentlichen gleich dem atmosphärischen Druck. Demgemäß wird die Leckluft aus der zweiten Rotorkammer 2 ausreichend gemäßigt" bevor sie die Öldichtung 12 erreicht. Deswegen ist es möglich, die Öldichtung 12 vor einer Beschädigung durch die aus der Rotorkammer 2 leckende Luft zu schützen.
Die Fig. 7 zeigt eine Modifizierung. Der Außenluftdurchlaß 17a (17c, 17d) kann in eine Luftansaugleitung 25 der Rotorkammer 2 hineinreichen, wie dies durch die gepunktete Linie in Fig. 7 angedeutet ist. Bei einem typischen Motor sind ein Luftfilter 26 und eine Drosselung 27 in einer Luftansaugleitung 25 vorgesehen. Der Außenluftdurchlaß 17a (17c, 17d) erstreckt sich vorzugsweise von der zugehörigen Luftkammer 16a (16c, 16d) zu einer bestimmten Position stromabwärts des Luftfilters 26 und stromaufwärts der Drosselung 27, so daß gefilterte Luft in die Luftkammer 16a (16c, 16d) eingeführt wird.

Claims

1. Abdichtanordnung eines motorgetriebenen Laders, wobei der Lader ein Gehäuse (1), eine in dem Gehäuse (1) ausgebildete Rotorkammer (2), mindestens einen drehbar in der Rotorkammer angebrachten Rotor (4; 5), eine neben der Rotorkammer ausgebildete Wellenkammer (33a; 33b), ein in der Wellenkammer vorgesehenes Lager (7a; 7b) und Mittel zum Zuführen eines Schmieröls zu dem Lager hat, wobei der Rotor eine Längsrichtung und eine Welle (6a; 6b) hat, die in der Längsrichtung des Rotors (4; 5) aus der Rotorkammer (2) in die Wellenkammer (33a; 33b) hineinragt, wobei das Lager (7a; 7b) dazu geeignet ist, die Rotorwelle (6a; 6b) an einem freien Ende der Rotorwelle zu tragen, und wobei

eine Öldichtung (12) zwischen dem Lager (7a; 7b) und der Rotorkammer (2) auf der Rotorwelle (6a; 6b) angebracht ist, um in der Wellenkammer zwischen der Öldichtung und dem Lager eine Schmierölkammer (11) auszubilden,

eine Luftkammer (16a; 16b) zwischen der Öldichtung und der Rotorkammer in der Wellenkammer (33a; 33b) ausgebildet ist und

ein erster Luftdurchlaß (17a) vorgesehen ist, der sich von der Luftkammer nach außen hin erstreckt, wobei der Lader dazu geeignet ist, Außenluft in die Rotorkammer einzuführen, indem in der Rotorkammer Unterdruck erzeugt wird, und die Luft in der Rotorkammer zu verdichten, um Überdruckluft zu erzeugen, und der Überdruck oder der Unterdruck der Luft, die aus der Rotorkammer (2) in die Luftkammer (16a; 16b) leckt, im wesentlichen auf atmosphärischen Druck gesenkt bzw. erhöht wird, wenn die Luft in die Luftkammer eintritt, die über den ersten Luftdurchlaß (17a) mit der Umgebung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß

sie ferner eine weitere Dichtung (20; 24a) enthält, die in der Luftkammer (16a) vorgesehen ist, um die Luftkammer in eine erste Unterkammer (16c) und eine zweite Unterkammer (16d) zu unterteilen, sowie einen zweiten Luftdurchlaß (17d), der sich von der zweiten Unterkammer (16d) nach außen hin erstreckt, wobei sich der erste Luftdurchlaß (17c) von der ersten Unterkammer (16c) nach außen hin erstreckt.

2. Abdichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen ersten, in dem ersten Luftdurchlaß (17c) vorgesehenen Luftfilter (26) und einen zweiten, in dem zweiten Luftdurchlaß (17d) vorgesehenen Luftfilter (26) enthält, um gefilterte Luft in die erste bzw. die zweite Unterkammer (16c, 16d) einzuführen.

3. Abdichtanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Dichtung eine Luftdichtung (20) ist.

4. Abdichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Dichtung ein Element enthält, das aus einem Teflonblatt hergestellt ist.

5. Abdichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Dichtung eine Labyrinthdichtung (24a) ist.

6. Abdichtanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Rotor (4, 5), die zueinander parallel und drehbar in der Rotorkammer (2) angeordnet sind, eine erste und eine zweite Wellenkammer (33a, 33b), die zueinander parallel und neben der Rotorkammer (2) ausgebildet sind, ein erstes und ein zweites Lager (7a, 7b), die in der ersten bzw. der zweiten Wellenkammer vorgesehen sind, und Mittel zum Zuführen eines Schmieröls zu dem ersten und dem zweiten Lager (7a; 7b), wobei der erste und der zweite Rotor (4, 5) eine erste bzw. eine zweite Weile (6a, 6b) haben, die parallel zueinander aus der Rotorkammer (2) in die erste bzw. die zweite Wellenkammer (33a, 33b) hineinragen, wobei das erste und das zweite Lager (7a, 7b) dazu geeignet sind, die erste bzw. die zweite Rotorwelle (6a, 6b) an ihrem jeweiligen freien Ende zu tragen, wobei der Lader dazu geeignet ist, Außenluft in die Rotorkammer (2) einzuführen, indem in der Rotorkammer Unterdruck erzeugt wird, und ferner dazu geeignet ist, die Luft in der Rotorkammer zu verdichten, um eine Überdruckluft auszustoßen, sowie eine erste Öldichtung (12), die zwischen dem ersten Lager (7a) und der Rotorkammer (2) auf der ersten Rotorwelle (6a) angebracht ist, um in der ersten Wellenkammer (33a) zwischen der ersten Öldichtung (12) und dem ersten Lager (7a) eine erste Ölkammer (11) auszubilden;

eine erste Luftkammer (16a), die zwischen der ersten Öldichtung (14) und der Rotorkammer (2) in der ersten Wellenkammer (33a) ausgebildet ist;

eine zweite Öldichtung (12), die zwischen dem zweiten Lager (7b) und der Rotorkammer (2) auf der zweiten Rotorwelle (6b) angebracht ist, um in der zweiten Wellenkammer (33b) zwischen der zweiten Öldichtung (12) und dem zweiten Lager (7b) eine zweite Ölkammer (11) auszubilden;

eine zweite Luftkammer (16b), die zwischen der zweiten Öldichtung (12) und der Rotorkammer (2) in der zweiten Wellenkammer (33b) ausgebildet ist;

einen ersten Luftdurchlaß (17a), der sich von der ersten Luftkammer (16a) nach außen hin erstreckt; und

einen zweiten Luftdurchlaß (17b), der sich von der zweiten Luftkammer (16b) in die erste Luftkammer (16a) erstreckt, wodurch ein Überdruck oder ein Unterdruck der Luft; die aus der Rotorkammer in die erste Luftkammer (16a) leckt, im wesentlichen auf atmosphärischen Druck gesenkt bzw. erhöht wird, wenn die Luft in die erste Luftkammer (16a) eintritt, die über den ersten Luftdurchlaß (17a) mit der Umgebung in Verbindung steht, und ein Überdruck oder ein Unterdruck der Luft, die aus der Rotorkammer (2) in die zweite Luftkammer (16b) leckt, ebenfalls im wesentlichen auf atmosphärischen Druck gesenkt bzw. erhöht wird, wenn die Luft in die zweite Luftkammer (16b) eintritt, die über den zweiten Luftdurchlaß (17b), die erste Luftkammer (16a) und den ersten Luftdurchlaß(17a) mit der Umgebung in Verbindung steht.

7. Abdichtanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner erste Drosselmittel (18a; 18a', 24b) enthält, um die Luft, die aus der Rotorkammer (2) in die erste Luftkammer (16a) leckt, vor ihrem Eintreten in die erste Luftkammer zu drosseln, damit der Druck der Luft, die aus der Rotorkammer (2) in die erste Luftkammer (16a) eintritt, gemäßigt wird.

8. Abdichtanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Drosselmittel eine Luftspaltdichtung (18a; 18a') ist, die von einer Innenwand des Gehäuses (1) und einer Oberfläche der ersten Rotorwelle (6a) zwischen der Rotorkammer (2) und der ersten Luftkammer (16a) begrenzt wird.

9. Abdichtanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner ein zweites Drosselmittel (18b; 24b) enthält, um die Luft, die aus der Rotorkammer (2) in die zweite Luftkammer (16b) leckt, vor ihrem Eintreten in die zweite Luftkammer (16b) zu drosseln, damit der Druck der Luft, die von der Rotorkammer (2) in die zweite Luftkammer (16b) eintritt, gemäßigt wird.

10. Abdichtanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Drosselmittel eine Luftspaltdichtung (18b) ist, die von einer Innenwand des Gehäuses (1) und einer Oberfläche der zweiten Rotorwelle (6b) zwischen der Rotorkammer (2) und der zweiten Luftkammer (16b) begrenzt wird.

11. Abdichtanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Öldichtung (12) jeweils eine Gummidichtung ist.

12. Abdichtanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen ersten Luftfilter (26) enthält, der in dem ersten Luftdurchlaß (17a) vorgesehen ist, um gefilterte Luft in die erste Luftkammer (16a) einzuführen.

13. Abdichtanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine dritte Dichtung (20; 24a) enthält, die in der ersten Luftkammer (16a) vorgesehen ist, um die erste Luftkammer (16a) in eine erste Unterkammer (16c) und eine zweite Unterkammer (16d) zu unterteilen, eine vierte Dichtung, die in der zweiten Luftkammer vorgesehen ist, um die zweite Luftkammer in eine dritte Unterkammer und eine vierte Unterkammer zu unterteilen, sowie einen dritten Luftdurchlaß und einen vierten Luftdurchlaß, und der erste Luftdurchlaß (17c) sich von der ersten Unterkammer (16c) nach außen erstreckt und der dritte Luftdurchlaß (17d) sich von der zweiten Unterkammer (16d) nach außen erstreckt, und der zweite Luftdurchlaß sich von der dritten Unterkammer in die erste Unterkammer und der vierte Luftdurchlaß sich von der vierten Unterkammer in die zweite Unterkammer erstreckt.

14. Abdichtanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen ersten, in dem ersten Luftdurchlaß (17a) vorgesehenen Luftfilter (26) und einen zweiten, in dem dritten Luftdurchlaß vorgesehenen Luftfilter (26) enthält, um gefilterte Luft in die erste bzw. die zweite Unterkammer (16c, 16d) einzuführen.

15. Abdichtanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte und die vierte Dichtung jeweils eine Luftdichtung (20) ist.

16. Abdichtanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte und die vierte Dichtung jeweils ein Element enthält, das aus einem Flachmaterial aus Teflon hergestellt ist.

17. Abdichtanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte und die vierte Dichtung jeweils eine Labyrinthdichtung (24a) ist.