Schraubenverdichter werden verwendet, um einen gas- förmigen Stoff, beispielsweise Luft, zu verdichten und als Druckgas zur Verfügung zu stellen. Aus DE-A-42 27 332 ist ein Schraubenverdichter bekannt, bei dem ein durch einen Motor angetriebener Hauptläufer einen Ne- benläufer antreibt. Die Wellen des Haupt-und Nebenläu- fers sind an beiden Enden jeweils durch Rollenlager radial gelagert. Darüberhinaus sind die Wellen beider Läufer an jeweils einem Ende durch mehrere Kugellager axial gelagert. Diese Axiallager tragen die durch die Gasverdichtung zwischen den Schraubenrotoren auftreten- den Kräfte in axialer Richtung des Haupt-und Nebenläu- fers. Die Wälzlager entwickeln im Betrieb Wärme, die zu einer inhomogenen Wärmeverteilung und damit zu Span- nungen in der Welle führen. Aus DD-PS 84 891 und US-A- 38 11 805 sind Verdichter bekannt, bei denen Haupt-und Nebenläufer jeweils Axiallager aufweisen, die als Gleitlager ausgebildet sind und daher weniger Wärme erzeugen. In US 32 75 226 ist ein Schraubenverdichter dargestellt, bei dem Haupt-und Nebenrotor axial durch Wälzlager abgestützt sind, wobei der Hauptrotor zusätz- lich durch eine Scheibe axial gelagert ist. Durch die vielen Lager für den Haupt-und Nebenläufer sind die Konstruktionen der bekannten Schraubenverdichter auf- wendig und ihre Herstellung dadurch kostspielig.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Lagerung des Haupt- und Nebenläufers in einem Schraubenverdichter zu ver- einfachen und zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Schraubenverdichter ist der Nebenläufer axial an dem Hauptläufer abgestützt. Nur der Hauptläufer weist ein Axiallagerteil auf, das an einem Axiallagerteil des Gehäuses abgestützt ist. Der Nebenläufer ist also nur noch durch Radiallager direkt an dem Gehäuse abgestützt. Der Nebenläufer ist jedoch nicht mehr durch ein eigenes Axiallager direkt an dem Gehäuse abgestützt. Die axialen Kräfte des Nebenläufers werden durch seinen Schraubenrotor auf den Schraubenro- tor des Hauptläufers übertragen. Das Axiallager des Hauptläufers, gebildet von den Axiallagerteilen des Hauptläufers und des Gehäuses, nimmt also alle axialen Kräfte des Hauptläufers und des Nebenläufers auf.

Durch den Wegfall des Axiallagers zwischen Nebenläufer und Gehäuse ist der Gesamtaufwand für die Lagerung des Haupt-und Nebenläufers um mindestens ein (Axial-) Lager verringert.

Ein an dem Gehäuse abgestütztes Axiallager ist nur noch für den Hauptläufer vorgesehen, auf das ohnehin der größte Teil der bei der Gaskompression auftretenden Axialkräfte wirkt. Der Nebenläufer, auf den erheblich geringere axiale Kräfte durch die Gaskompression ein- wirken, ist über die Zahnflanken seines Schraubenrotors an dem Schraubenrotor des Hauptläufers abgestützt.

Sinnvollerweise weist der Hauptläufer das einzige Axi- allager auf,'da auf den Hauptläufer größere axiale Kräfte wirken als auf den Nebenläufer. Bei dieser Kon- figuration müssen nur die relativ geringen Axialkräfte des Nebenläufers über die Schraubenrotorzähne auf den Hauptläufer übertragen werden. Grundsätzlich kann je- doch auch der Nebenläufer mit einem Axiallager axial an dem Gehäuse abgestützt sein, während der Hauptläufer über die Schraubenrotoren an dem Nebenläufer axial ab- gestützt ist und kein eigenes Axiallager mit dem Gehäu- se aufweist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das von den Axiallagerteilen gebildete Axiallager ein Gleitlager.

Auch die Radiallager können als Gleitlager ausgebildet sein. Das Axial-Gleitlager ist konstruktiv einfacher als Wälzlager und erleichtert dadurch eine preiswertere Herstellung des Schraubenverdichters. Gleitlager haben ferner den Vorteil, keine nennenswerte Wärme zu erzeu- gen, so daß die Läuferwellen auch bei hohen Drehzahlen spannungsfrei bleiben. Das Gleitlager kann mit dem gleichen Medium geschmiert werden, das auch als Schmier-und Dichtmittel in dem Verdichterraum des Schraubenverdichters verwendet wird. Als Gleit-, Schmier-und Dichtfluid können Öl oder Wasser dienen.

Als Gleitlagerfluid kann jedoch auch Luft eingesetzt werden.

Bei einem Riemenantrieb des Hauptläufers wird an der Antriebsseite vorzugsweise ein Wälzlager als Radial- lager eingesetzt, da Gleitlager zur Aufnahme extrem hoher radialer Belastungen nicht geeignet sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Nebenläufer ausschließlich über die kämmenden Zähne der Schrauben- rotoren axial an dem Hauptläufer abgestützt. Die Zähne der Schraubenrotoren können derart ausgebildet sein, daS an dem Nebenläufer nur sehr geringe oder gar keine axiale Kräfte auftreten, so daß diese geringen axialen Kräfte des Nebenläufers problemlos über die Schrauben- rotor-Zähne auf den Hauptläufer übertragen werden kön- nen. Eine weitere Vorrichtung zur Übertragung der Axi- alkräfte von dem Nebenläufer auf den Hauptläufer ent- fällt.

Vorzugsweise weist der Nebenläufer eine axiale Spann- vorrichtung auf, die den Nebenläufer axial vorspannt.

Die axiale Spannvorrichtung weist keinen Anschlag auf, an den der Nebenläufer abgestützt werden könnte, son- dern beaufschlagt den Nebenläufer, vorzugsweise die Nebenläuferwelle, mit einer konstanten Vorspannungs- kraft, die ungefähr der zu erwartenden axialen Belas- tung des Nebenläufers durch die Gaskompression-ent- spricht. Die Spannvorrichtung kompensiert also ungefähr die an dem Nebenläufer auftretenden axialen Kräfte, so daß nur sehr geringe oder gar keine Axialkräfte von dem Nebenläufer auf den Hauptläufer übertragen werden müs- sen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die axiale Spannvorrichtung eine hydraulische Spannvorrichtung, die auf die Welle oder den Schraubenrotor des Neben- läufers wirkt. Die Spannvorrichtung kann aber auch mit Luft gespeist sein.

Vorzugsweise ist das Axiallagerteil des Hauptläufers an dem Schraubenrotor des Hauptläufers angeordnet. Nicht die Welle des Hauptläufers, sondern der Schraubenrotor des Hauptläufers wird an dem Gehäuse abgestützt. Der Schraubenrotor, an dem die axialen Kräfte durch die Druckerzeugung sowie die von dem Nebenläufer übertrage- nen axialen Kräfte auftreten, wird also direkt an dem Gehäuse gelagert, so daß die axialen Kräfte ohne eine Übertragung durch ein weiteres Bauteil abgestützt wer- den. Dadurch entfällt die axiale Belastung der Welle durch die axialen Belastungskräfte des Hauptläufers, so daß die Welle weniger durch entsprechende Drehmomente und Schubkräfte beansprucht wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Axiallager- teil des Hauptläufers eine axiale Stirnwand des Schrau- benrotors. Das Axiallagerteil des Gehäuses ist eine ringscheibenartige Lauffläche, wobei beide Axiallager- teile zusammen das Gleitlager bilden. Die Stirnwand des Hauptläufer-Schraubenrotors bildet also eine Lagerflä- che, die auf der ringartigen Lauffläche des Gehäuses lagert. Bei dieser Konstruktion müssen keine lagerspe- zifischen Teile an dem Hauptläufer vorgesehen werden.

Die Herstellung des Hauptläufers ist bei dieser Konfi- guration also wenig aufwendig.

In einer alternativen Ausgestaltung weist der Hauptläu- fer an einer axialen Stirnseite des Schraubenrotors als Axiallagerteil eine Gleitlagerscheibe auf, die mit ei- ner Axiallagerteil-Lauffläche des Gehäuses das Gleit- lager bildet. An einer Stirnseite des Hauptläuferrotors ist also eine ringartige Gleitlagerscheibe vorgesehen, die eine geschlossene radiale Lauffläche bildet.

Vorzugsweise weist die Schraubenrotor-Stirnwand bzw. die Gleitlagerscheibe im wesentlichen radial ver- laufende Nuten für ein Gleitfluid auf. Durch diese Nuten kann das Gleitfluid, das in Wellennähe bzw. an der Basis des Schraubenrotors eingeleitet wird, durch die Zentripedalkräfte weiter nach außen gelangen. Auf diese Weise wird über den gesamten Radius und Umfang des Schraubenrotors ein Gleitfilm erzeugt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung haben die Nuten einen bogenartigen Verlauf, wobei das radial äußere Ende jeder Nut der Rotordrehrichtung entgegengesetzt gebogen ist. Dadurch ergeben sich sehr gleichmäßige Gleitfluidverteilungen über den gesamten Radius und Umfang des Schraubenrotors.

Vorzugsweise haben die Nuten einen T-förmigen Verlauf, wobei der senkrechte Teil radial und der waagerechte Teil tangential in Umfangsrichtung verlaufend angeord- net sind. Die T-förmigen Nuten ermöglichen eine gute Gleitlagerschmierung in beiden Laufrichtungen des Hauptläufers.

In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt eine Stirn- fläche des Nebenläufer-Schraubenrotors axial abstützend an der Gleitlagerscheibe des Hauptläufers an. Die Stirnfläche der Rotorzähne des Nebenläufers schlagen n also an der rotorseitigen Seite der Gleitlagerscheibe an. Dadurch ist mit einfachen Mitteln eine axiale Lage- rung des Nebenläufers realisiert, durch die auch größe- re Axialkräfte übertragen werden können.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der Schrauben- rotor, die Welle und die Gleitlagerscheibe des Haupt- läufers einstückig miteinander ausgebildet. Der Haupt- läufer kann aus einem Verbundwerkstoff durch Gießen, Spritzen u. a. in einer Negativform hergestellt sein.

Alternativ kann die Gleitlagerscheibe separat ausgebil- det und mit der Welle und/oder dem Schraubenrotor des Hauptläufers vergossen, verschraubt oder auf andere Weise befestigt sein. Bei dieser getrennten Herstellung der Gleitlagerscheibe und des Hauptläufers können ver- schiedene Materialien für Welle, Rotor und Gleitlager- scheibe gewählt werden, die den jeweiligen physikali- schen Anforderungen des jeweiligen Bauteils besser an- gepaßt werden können. Der Schraubenrotor kann bei- spielsweise auf herkömmliche Weise, beispielsweise aus Verbundwerkstoff, gefräst werden und die Metall-Gleit- lagerscheibe anschließend mit dem Schraubenrotor ver- schraubt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird auf die Wel- le des Haupt-bzw. des Nebenläufers eine spezielle Ra- diallager-Laufschicht aufgebracht. Der Hauptläufer kann beispielsweise einstückig hergestellt sein, und auf die Welle anschließend ein Supergleitwerkstoff für das Radiallager aufgetragen werden.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Abbil- dungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher er- läutert.

Es zeigen : Fig. 1 einen Schraubenverdichter mit einem Hauptläufer mit einem axialen Gleitlager und einem Neben- läufer, der an dem Hauptläufer axial abgestützt ist, Fig. 2 eine erste Ausführungsform des Axiallagerteils des Hauptläufers, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Axiallager- teils des Hauptläufers, Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines Axiallager- teils des Hauptläufers, Fig. 5 eine erste Ausführungsform eines Hauptläufers mit einer separaten Gleitlagerscheibe, Fig. 6 der Hauptläufer und die montierte Gleitlager- scheibe der Fig. 5, Fig. 7 eine zweite Ausführungsform des Hauptlaufers, der einstückig ausgebildet ist, und Fig. 8 eine dritte Ausführungsform eines Hauptläufers, auf dessen Welle eine Radiallager-Laufschicht aufgebracht ist.

In Fig. 1 ist ein Schraubenverdichter 10 dargestellt, der der Erzeugung eines ölfreien Druckgases, beispiels- weise Luft dient. Der Schraubenverdichter 10. besteht aus einem Gehäuse 12, in dem achsparallel zueinander ein Hauptläufer 14 und ein Nebenläufer 16 angeordnet sind. Der Hauptläufer 14 besteht im wesentlichen aus einer Welle 18, einem Schraubenrotor 20 und einer Gleitlagerscheibe 22, die als Axiallagerteil des Haupt- läufers 14 dient. Der Nebenläufer 16 besteht seiner- seits im wesentlichen aus einer Welle 24 und dem Schraubenrotor 26. Sowohl die Welle 24 als auch der Schraubenrotor 26 des Nebenläufers sind im Durchmesser jeweils kleiner als die Welle 18 und der Schraubenrotor 20 des Hauptläufers 14. Sowohl der Hauptläufer 14 als auch der Nebenläufer 16 sind einstückig aus einem Ver- bundwerkstoff hergestellt.

Der Hauptläufer 14 ist über einen Wellenansatz 28, der aus dem Gehäuse 12 herausgeführt ist, antreibbar.

Dieser Antrieb erfolgt vorzugsweise direkt über einen axial mit der Hauptläufer-Längsachse ausgerichteten Elektromotor.

Zur Aufnahme der radialen Kräfte, die auf den Hauptläu- fer 14 wirken, ist die Hauptläufer-Welle 18 mit zwei Radiallagern 30,32 in dem Gehäuse 12 gelagert. Auch der Nebenläufer 16 ist mit zwei Radiallagern 34,36 in dem Gehäuse 12 gelagert. Alle Radiallager 30,32,34,36 sind als Gleitlager ausgebildet. Der von dem Gehäuse 12 um- schlossene Raum, in dem der Hauptläufer-Schraubenrotor 20 und der Nebenläufer-Schraubenrotor 26 angeordnet sind, ist der Verdichtungsraum 27 des Schraubenverdich- ters 10, in dem das Gas verdichtet wird. Das Gehäuse 12 weist an der Seite des Wellenansatzes 28 eine nicht dargestellte Gasöffnung auf, in die das zu komprimie- rende Gas in den Verdichtungsraum 27 einströmen kann.

In den durch die Zähne 21,25 der Schraubenrotoren 20,26 gebildeten Räume wird das Gas in dem Verdichtungsraum 27 komprimiert und am gegenüberliegenden axialen Ende des Verdichtungsraums 27 durch eine nicht dargestellte Gehäuseöffnung komprimiert ausgelassen. Diese Auslaß- seite des Schraubenverdichters bzw. des Haupt-und Ne- benläufers 14,16 wird als Druckseite bezeichnet.

Die Radiallager 30,32 und 36 sind prinzipiell alle gleich aufgebaut. Über ein Gleitfluid-Zulauf 38,39,41 <BR> <BR> <BR> läuft ein Gleitfluid, nämlich Wasser, in eine Ringnut 44. Auf der Welle 18,24 sitzt, jeweils von der Ringnut 44 umgeben, eine Lagerbüchse 46, die jeweils drei radi- ale Bohrungen 48 aufweist, durch die das Gleitfluid auf den Außenumfang der jeweiligen Welle 18,24 gelangen kann.

Bei den beiden druckseitigen Radiallagern 32,36 wird das Gleitfluid entlang der Welle 18,24 axial verteilt, <BR> <BR> <BR> wobei das in Richtung Verdichtungsraum 27 fließende Gleitfluid über eine Ringnut 50 und Sammelkanäle 52,54 in einen Gleitfluidsammelraum 57 gelangt. Über zwei Bohrungen 56,58 wird das Gleitfluid in den Verdich- tungsraum 27 eingespritzt.

Bei dem antriebsseitigen Radiallager 30 des Hauptläu- <BR> <BR> <BR> fers 14 fließt das Gleitfluid entlang der Lagerbüchse 46 in beide axiale Richtungen, nämlich in Richtung eines Gleitfluidablaufes 60 und in Richtung der Gleit- lagerscheibe 22.

Bei dem der Druckseite abgewandten Radiallager 34 des <BR> <BR> <BR> Nebenläufers 16 läuft das Gleitfluid durch eine axiale<BR> <BR> <BR> Wellenbohrung 62 und drei in 120° zueinander ange- ordnete radiale Bohrungen 64 der Welle 24 zum Wellenum- fang bzw. zu der Lagerbüchse 47. Von dort läuft das Gleitfluid auf dem Wellenumfang in Richtung Verdich- tungsraum 27.

Der Hauptläufer 14 weist ein Axiallager 15 auf, das als Gleitlager ausgebildet ist. Das eine Axiallagerteil des Axiallagers 15 wird von der Gleitlagerscheibe 22 gebil- det, die an der Stirnseite des Schraubenrotors 20 ange- ordnet ist und diesen axial abschließt. Das andere Axiallagerteil wird von einer ringscheibenartigen Lauf- fläche 66 des Gehäuses 12 gebildet. Die ringscheiben- artigen Laufflächen 66,68 der Gleitlagerscheibe 22 und des Gehäuses 12 bilden zusammen ein Gleitlager, das den Schraubenrotor 20 des Hauptläufers 18 direkt an dem Ge- häuse 12 abstützt.

Das Gleitfluid für das Axiallager 15 wird über einen Zulauf 70 einer Ringnut 72 der Hauptläuferwelle 18 zu- <BR> <BR> <BR> geführt, die sich bis zur Gleitlagerscheibe 22 axial erstreckt. Das Gleitfluid wird mit einem Druck von un- gefähr 10 bar zugeführt, der ungefähr dem Gasdruck des komprimierten Gases entspricht.

Wie in Fig. 2 dargestellt, weist die Gleitlagerscheibe <BR> <BR> <BR> 22 mehrere radial und bogenartig nach außen verlaufen- de, spitz zulaufende Nuten 23 auf, durch die aufgrund der bei Rotation des Hauptläufers 14 auftretenden Zen- tripedalkräfte das Gleitfluid nach außen gelangt.

Das Gleitfluid tritt aus den Nuten 23 der Gleitlager- scheibe 22 heraus und bildet zwischen den Laufflächen 66,68 des Axiallagers 15 einen Fluidfilm, der für die gleitende Lagerung sorgt. Das Gleitfluid fließt weiter nach außen und gelangt schließlich in den Verdichtungs- raum 27.

Der Nebenläufer 16 ist mit den Zähnen 25 seines Schrau- benrotors 26 mit den Zähnen 21 des Schraubenrotors 20 des Hauptläufers 14 kämmend in Eingriff. Über die Zahn- flanken der Zähne 21 und 25 werden axiale Kräfte des Nebenläufers 16 auf die Zähne 21 des Hauptläufers 14 übertragen.

Im Bereich der Stirnseite 74 der Welle 24 des Nebenläu- fers 16 wird ein Fluidraum 76 von einem Deckel 78 des Gehäuses 12 umschlossen, in den das Gleitfluid für das Radiallager 34 durch den Zulauf 40 eingeführt wird. Das Gleitfluid wirkt mit seinem Fluiddruck von ungefähr 10 bar auf die Stirnfläche 74 der Welle 24 und erzeugt dadurch in axialer Richtung eine Kraft auf den Neben- läufer 16, die der auf den Nebenläufer 16 durch die Gasdruckerzeugung wirkenden Axialkraft entgegenwirkt.

Diese Anordnung wirkt also als pneumatische Spannvor- richtung, die den Nebenläufer 16 axial abfedert, jedoch keinen Anschlag zum Fixieren des Nebenläufers 16 in einer bestimmten axialen Position aufweist.

Neben der axialen Spannvorrichtung 80 und der axialen Abstützung des Nebenläufers über die Schraubenrotoren 20,26 wird der Nebenläufer außerdem von der Rückseite <BR> <BR> <BR> 82 der Gleitlagerscheibe 22 abgestützt, an die sich Stirnseiten 83 der Zähne 25 des Nebenläufer-Schrauben- rotors 26 abstützen.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform einer Gleit- lagerscheibe 22'dargestellt, in der die Gleitfluid- Nuten 84 T-förmig verlaufend angeordnet sind. Dabei ist die senkrechte Nut 85 radial und die waagerechte Nut tangential angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung der Nuten 84 kann der Hauptläufer 14'in beiden Drehrrich- tungen betrieben werden, wobei in beiden Drehrichtungen eine ausreichende Gleitschmierung gewährleistet ist.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Haupt- läufers 14"dargestellt, bei dem jedoch keine Gleitla- gerscheibe vorgesehen ist, sondern die Stirnseite 88 der Zähne 25 als Gleitlagerfläche dient. Zur besseren Verteilung des Gleitfluids sind auch in der Stirnfläche 88 bogenartig angeordnete Nuten 89 vorgesehen.

In der Fig. 5 ist ein Hauptläufer 90 dargestellt, der im wesentlichen aus zwei Teilen besteht : Der Welle 92, die einstückig mit dem Schraubenrotor 94 hergestellt ist, beispielsweise aus einem Verbundwerkstoff oder Metall, und der Gleitlagerscheibe 22', die aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften hergestellt ist.

Die Gleitlagerscheibe 22 weist vier axiale Mitnehmer- zapfen 95 auf, die in entsprechende Bohrungen des Schraubenrotors 94 passen.

Wie in Fig. 6 dargestellt, wird die Gleitlagerscheibe 22'auf die Welle 92 aufgeschoben und die Mitnahme- zapfen 95 in die entsprechenden Öffnungen des Schrau- benrotors 94 eingesteckt. Die Gleitlagerscheibe 22' wird dann mit dem Schraubenrotor 94 verschraubt. Alternativ kann die Gleitlagerscheibe zunächst getrennt hergestellt und anschließend beim Gießen des Hauptläu- fers 90 miteingegossen werden.

Fig. 7 zeigt den Hauptläufer 14 der Fig. 1.

In Fig. 8 ist ein Hauptläufer dargestellt, bei dem auf die Welle 18 zu beiden Seiten des Schraubenrotors 26 jeweils eine Radiallagerlaufschicht 102 aufgebracht ist, die bessere Gleiteigenschaften als das Wellenmate- rial hat, und aus sog. Supergleitwerkstoffen bestehen kann.