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Patent Searching and Data


Title:
COMPRESSOR MACHINE WITH TWO COUNTER-ROTATING ROTORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/038227
Kind Code:
A1
Abstract:
The compressor machine has two counter-rotating rotors, mounted on two parallel shafts supported in a housing at a separation from each other. One of the shafts is directly driven and the other is driven by engaging toothed gears mounted on the shafts. The housing has two radial walls embodied in one piece and with a circumferential wall, in which the shafts are supported. The toothed gears are arranged between said radial walls. A lateral wall has an opening sealed by a removable cover. The toothed gears can be mounted on the shafts through said opening with the cover removed. The bearing drillings for the shafts can be generated and machined in the one-piece housing with a single cutting, such that, by means of a minimal number of parts, any causes of alignment errors are avoided.

Inventors:
SCHOLZ FRITZ-MARTIN (DE)
WAGENER WOLF-RUEDIGER (DE)
GREINER DANIEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/011853
Publication Date:
May 06, 2004
Filing Date:
October 24, 2003
Export Citation:
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Assignee:
RIETSCHLE THOMAS GMBH & CO KG (DE)
SCHOLZ FRITZ-MARTIN (DE)
WAGENER WOLF-RUEDIGER (DE)
GREINER DANIEL (DE)
International Classes:
F04C18/12; F04C29/00; F04C29/04; (IPC1-7): F04C18/12; F04C29/00
Foreign References:
US2635552A1953-04-21
US1386792A1921-08-09
EP0444941A11991-09-04
US2642808A1953-06-23
FR1480749A1967-05-12
EP0048095A11982-03-24
Attorney, Agent or Firm:
Degwert, Hartmut (Manzingerweg 7, München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verdichtermaschine mit zwei gegensinnig laufenden Rotoren, die auf zwei parallelen, voneinander beabstandeten und in einem Gehäuse gelagerten Wellen montiert sind, von denen eine direkt und die andere durch miteinander kämmende, auf den Wellen angebrachte Zahnräder angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zwei einteilig miteinander und mit einer Umfangswand ausgebildete radiale Wände, in denen die Wellen gelagert und zwischen denen die Zahnräder angeordnet sind, und eine Seitenwand mit einer durch einen abnehmbaren Seitendeckel verschlossenen Öffnung aufweist.
2. Verdichtermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der radialen Wände eine radiale Außenwand und die andere eine Zwischenwand ist, die auf ihrer einen Seite mit der radialen Außenwand eine die Zahnräder aufnehmende Getriebekammer und auf ihrer anderen Seite eine die Rotoren aufnehmende Arbeitskammer abgrenzt.
3. Verdichtermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren fliegend an den Wellen gelagert sind.
4. Verdichtermaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer auf der von der Zwischenwand abgewandten Stirnseite durch einen radialen Gehäusedeckel verschlossen ist.
5. Verdichtermaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer auf der von der Zwischenwand abgewandten Stirnseite durch einen Gehäusedeckel verschlossen ist, in dem eine Auslassöffnung gebildet ist, die bei der Drehung der Rotoren anschließend an eine Phase innerer Verdichtung freigelegt und während einer Einlassphase durch die Stirnfläche eines der Rotoren verschlossen wird.
6. Verdichtermaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen MonoblockGrundkörper bildet, der an seinem dem Deckel zugewandten Stirnende eine Öffnung aufweist, deren Weite die größte von allen im Inneren des Gehäuses gelegenen axialen Durchgängen und Bohrungen ist, so dass diese zur Bearbeitung durch diese Öffnung in einer Aufspannung des Grundkörpers zugänglich sind.
7. Verdichtermaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand ihrerseits axial durchgehende Öffnungen zur Aufnahme von Wellenlagern aufweist, deren Weite größer ist als die der axialen Lagerbohrungen in der radialen Außenwand.
8. Verdichtermaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an die Zwischenwand auf der Seite der Rotoren eine Lagerdeckelplatte angesetzt ist.
9. Verdichtermaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerdeckelplatte Ausnehmungen zur Aufnahme von Wellendichtungen aufweist.
10. Verdichtermaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den radialen Gehäusedeckel eine Haube angeschlossen ist, die einen Lüfter umschließt.
11. Verdichtermaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswand des Gehäuses von einer Haube umgeben ist, die mit der Umfangswand axiale Kühlluftkanäle bildet, die von der dem Gehäusedeckel benachbarten Stirnfläche bis zu einem Lüfter geführt sind, der auf der von der Arbeitskammer abgewandten Seite der Getriebekammer auf einer Antriebswelle angeordnet ist.
Description:
Verdichtermaschine mit zwei gegensinnig laufenden Rotoren Die Erfindung betrifft eine Verdichtermaschine mit zwei gegensinnig laufenden Rotoren, die auf zwei parallelen, voneinander beabstandeten und in einem Gehäuse gelagerten Wellen montiert sind, von denen eine direkt und die andere durch miteinander kämmende, auf den Wellen angebrachte Zahnräder angetrieben ist.

Verdichtermaschinen mit zwei gegensinnig rotierenden Rotoren können als Verdichter oder Vakuumpumpen arbeiten. Aus der EP 1 163 450 AI ist eine solche Maschine mit klauenartigen Rotorflügeln bekannt, die sowohl Saugluft als auch Blasluft erzeugen kann und sich besonders für den Einsatz im Bereich der Papierverarbeitung eignet. Aufgrund der inneren Verdichtung derartiger Maschinen können deutlich höhere Druckverhältnisse erreicht werden als z. B. mittels einer Roots-Pumpe. Durch fliegende Anordnung der Rotoren in einem topfartigen Gehäuse wird ein einfacher Aufbau erreicht. Das die beiden Wellen koppelnde Getriebe einerseits und die Wellenlagerung andererseits sind jedoch in getrennten Gehäuseteilen angeordnet, die exakt miteinander ausgerichtet und verstiftet werden müssen. Ebenso muß das die Rotoren aufnehmende topfförmige Gehäuse exakt mit dem Getriebegehäuse verstiftet werden. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, Stiftbohrungen möglichst genau von zwei verschiedenen Seiten eines Gehäuseteils bearbeiten zu müssen. Ungenauigkeiten führen zu schief- stehenden Wellen und dadurch erhöhten Lagerbelastungen, Zahnradgeräuschen und anderen Fehlfunktionen.

Durch die Erfindung wird eine Verdichtermaschine geschaffen, bei der trotz vereinfachter Herstellung und verminderter Teilezahl eine präzise Ausrichtung der Wellen gewährleistet ist. Die erfindungsgemäße Verdichtermaschine hat zwei gegensinnig laufende Rotoren, die auf zwei parallelen, voneinander beabstandeten und in einem Gehäuse gelagerten Wellen montiert sind. Eine der Wellen ist direkt und die andere durch miteinander kämmende, auf den Wellen angebrachte

Zahnräder angetrieben. Das Gehäuse hat zwei einteilig miteinander und mit einer Umfangswand ausgebildete radiale Wände, in denen die Wellen gelagert sind.

Zwischen diesen radialen Wänden sind die Zahnräder angeordnet. Eine Seitenwand des Gehäuses hat eine durch einen abnehmbaren Deckel verschlossene Öffnung. Bei abgenommenem Deckel können durch diese Öffnung hindurch die Zahnräder auf den Wellen montiert werden. Die Lagerbohrungen für die Wellen können in dem einstückigen Gehäuse mit einer einzigen Aufspannung angebracht und bearbeitet werden, so daß bei minimaler Anzahl von Teilen jegliche Ursache von Ausrichtungsfehlern entfällt. Der die Öffnung in der Seitenwand des Gehäuses verschließende Deckel hat keinerlei Einfluß auf die Lagerung der Wellen. Er ist ein einfaches Teil, das lediglich die Öffnung verschließen und gegen Ölaustritt abdichten muß. Es hat sich gezeigt, dass die so ermöglichte Vermeidung selbst kleiner Fehlstellungen zu einem besseren Wirkungsgrad und verringertem Laufgeräusch führt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus den beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen : -Figur 1 eine Seitenansicht einer Verdichtermaschine ; - Figur 2 einen Axialschnitt der Verdichtermaschine ; - Figur 3 eine Perspektivansicht eines einteiligen Gehäusekörpers der Verdichtermaschine ; - Figur 4 drei Skizzen zur Veranschaulichung einer inneren Verdichtung ; - Figur 5 eine vergrößerte Detailansicht einer Wellendichtung ; und - Figur 6 einen Axialschnitt einer alternativen Ausführungsform der Verdichtermaschine.

Die hier beispielshalber beschriebene Verdichtermaschine hat Rotoren mit klauenförmigen Rotorflügeln und kann sowohl als Verdichter als auch als Vakuumpumpe betrieben werden.

Auf einem Sockel 10 ist ein einstückig geformter Gehäusekörper 12 mit einem angeflanschten Elektromotor 14 gelagert. Der Gehäusekörper 12 hat zwei radiale, parallele und voneinander beabstandete Wände 16,18, die durch eine Umfangs- wand 20 miteinander verbunden sind. Die radiale Wand 16 bildet eine Außenwand. Die radiale Wand 18 bildet eine Zwischenwand des Gehäusekörpers 12 und grenzt einen zwischen den Wänden 16,18 gebildeten Getrieberaum 22 von einer Arbeitskammer 24 ab, die zwei Rotoren 26,28 mit klauenartigen Rotorflügeln aufiümmt. Der Rotor 26 ist fliegend an einem axialen Ende einer Welle 30 angebracht, die in den radialen Wänden 16,18 gelagert ist. Das entgegengesetzte axiale Ende der Welle 30 ist direkt an die Abtriebswelle des Elektromotors 14 angekoppelt. Der Rotor 28 ist fliegend an einem axialen Ende einer zweiten Welle 32 angebracht, die ebenfalls in den radialen Wänden 16,18 gelagert ist. Die Wellen 30,32 sind parallel und voneinander beabstandet. Die Wellen 30,32 sind durch zwei miteinander kämmende, im Getrieberaum 22 angeordnete Zahnräder 34, 36 miteinander gekoppelt, so daß sie synchron und mit entgegengesetztem Drehsinn rotieren.

Der Gehäusekörper 12 hat eine Seitenwand mit einer Öffnung 38, die durch einen von außen aufgesetzten Deckel 40 verschließbar ist. Diese Öffnung 38 ist so bemessen, daß bei abgenommenem Deckel 40 die Zahnräder 34,36 in den Getrieberaum 22 zur Montage auf den Wellen 30,32 eingebracht werden können.

Auf der Seite der Arbeitskammer 24 ist an die Zwischenwand 18 eine Lager- deckelplatte 42 angesetzt. An ihrem von der Lagerdeckelplatte 42 abgewandten axialen Ende ist die Arbeitskammer 24 durch einen radialen Gehäusedeckel 44 verschlossen. An den Gehäusedeckel 44 schließt eine Haube 46 an, die einen beispielsweise mit der Welle 30 gekoppelten oder über einen Fremdantrieb verfügenden Lüfter umschließt.

Bei der beschriebenen Verdichtermaschine handelt es sich vorzugsweise um einen sog."Klauenverdichter", also eine Maschine mit klauenförmigen Rotor- flügeln und mit innerer Verdichtung. Die Figur 4 zeigt drei Phasen im Zyklus einer solchen Maschine, nämlich bei a) den beginnenden Verdichtungsprozeß, bei b) den fortgeschrittenen Verdichtungsprozeß und bei c) die Phase des Aus- schiebens des verdichteten Volumens. Der in Figur 4a) gezeigten Phase geht die Einlaßphase voraus, bei der eine gemeinsame Einlaßkammer aufgefüllt, dann in zwei Teilkammern aufgeteilt und schließlich zu einem gemeinsamen Volumen zusammengeführt wird, das dann die innere Verdichtung erfährt. Eine mit A bezeichnete Auslaßöffnung wird bei der Drehung der Rotoren während der Phase der inneren Verdichtung und während der Einlaßphase durch eine der Stirnflächen des unteren Rotors verschlossen. Beginnend mit dem in Figur 4b) gezeigten Zustand wird die Auslaßöffnung A durch den unteren Rotor freigegeben, damit das verdichtete Volumen über die Auslaßöffnung A ausgeschoben werden kann.

Diese Auslaßöffnung führt axial durch den Gehäusedeckel 44 aus dem Arbeits- raum der Verdichtermaschine hinaus.

Figur 5 zeigt in vergrößerter Darstellung die Wellenlagerung an der Zwischenwand 18 und die an der Lagerdeckelplatte 42 angeordnete Wellen- dichtung. Die Wellenlagerung besteht aus einem allgemein mit 50 bezeichneten Doppelkugellager. Zur Aufnahme der Wellendichtung ist in der Lagerdeckelplatte 42 eine Ausnehmung 52 gebildet. In der Ausnehmung 52 ist ein Wellendichtring 54 aus gummielastischem Material angeordnet, der mit einer spitzen Dichtkante 54a am Außenumfang einer auf der Welle 32 aufgeschrumpften Hülse 56 dichtend in Anlage ist. Die Hülse 56 ist mit einem Dichtring 58 gegen die Welle 32 abgedichtet. Die Hülse 56 hat eine radial überhöhte Schulter 56a, in der zwei Dichtringe 60 axial nebeneinander aufgenommen sind. Die Dichtringe 60 dichten die Hülse 56 gegen den Innenumfang der Ausnehmung in der Lagerdeckelplatte 42 ab. Zwischen dem Dichtring 54 und der Aussparung in der Lagerdeckelplatte 42 verbleibt ein Zwischenraum 62, der mit einer Bohrung 64 in Verbindung steht.

Die Bohrung 64 führt durch die Lagerdeckelplatte 42 nach außen.

Die Besonderheit der in Figur 5 dargestellten Wellendichtung besteht darin, daß sie an der Lagerdeckelplatte 42 angeordnet ist und so einen problemlosen Einbau von der offenen Stirnseite des Gehäusegrundkörpers her ermöglicht.

Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform der Verdichtermaschine ist der Grundkörper des Gehäuses von einer Haube 70 umgeben, die mit dem Außen- umfang des Gehäuses axiale Kühlluftkanäle 72 abgrenzt. Die Kühlluftkanäle 72 führen von einem Schutzgitter 74 neben dem Gehäusedeckel 44 axial entlang dem Außenumfang des Gehäuses bis hinter die Getriebekammer, wo sie radial einwärts in eine Lüfterkammer 76 münden, in der ein Lüfter angeordnet ist, dessen Läufer auf einer Antriebswelle befestigt ist, die mit der unteren Welle 30 gekoppelt ist. Die Kühlluft tritt radial nach unten aus.