DE1293383B - Rotary lobe compressors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenverdichter mit mindestens zwei ineinandergreifenden Schraubenrotoren und einem die Ein- und die Auslaßöffnung enthaltenden, die Rotoren sonst dichtend umschließenden Gehäuse, das nur mit einer einzigen, auf der Antriebs- und zugleich Auslaß- bzw. Hochdruckseite gelegenen Stirnwand versehen ist, während es am anderen Ende bis auf eine einen Teil der Rotorstirnflächen abdeckende Endplatte zur Bildun 'g der Einlaß- oder Niederdrucköffnung offen ist, wobei die jeweils mit zwei Wälzlagern gelagerten und mit entsprechenden zentrischen Längsbohrungen versehenen Rotoren um sie bis zum Niederdruckende des Gehäuses durchsetzende und in die Gehäusestimwand undrehbar eingesetzte Lagerzapfen rotieren sowie jeweils mit dem einen Wälzlager, das sich in ihren niederdruckseitigen Endteilen befindet, auf den Lagerzapfen gelagert und gehalten sind.The invention relates to rotary lobe compressors with at least two interlocking screw rotors and a housing containing the inlet and outlet openings, otherwise sealingly enclosing the rotors, which is provided with only a single end wall located on the drive side and at the same time the outlet or high pressure side, for up to a part of the rotor end faces covering end plate to Bildun there g at the other end 'of the inlet or low pressure port is open, wherein the rotors are mounted in each case with two rolling bearings and provided with respective central longitudinal bores them to the low pressure end of the housing by releasing and the housing end wall non-rotatably inserted bearing journals rotate and each with the one roller bearing, which is located in its low-pressure end parts, are mounted and held on the bearing journals.

Durch die hierdurch nur in der einzigen Gehäusestirnwand verankerte Lagerung der Rotoren wird der Zusammenbau und die Justierung besonders einfach, während andererseits durch die im wesentlichen offene, der Verankerung gegenüberliegende Gehäusestimseite ein besonders großer, den Wirkungsgrad der Maschine verbessernder Ansaugquerschnitt erhalten und wegen der einfachen und zuverlässigen Justierungsmöglichkeit ein kraftschlüssiges Eingreifen der Rotoren unmittelbar über ihre Schraubengänge unter Einsparung des sonst -üblichen Synchronisiergetriebes möglich wird.As a result of this, it is only anchored in the single front wall of the housing The assembly and adjustment of the rotors becomes particularly easy, while on the other hand by the essentially open, the anchorage opposite At the end of the housing a particularly large one, which improves the efficiency of the machine Preserved intake cross-section and because of the simple and reliable adjustment option a force-fit engagement of the rotors directly via their screw threads is possible while saving the otherwise common synchronizing gear.

Eine derartige Rotorlagerung hat sich in der Praxis bei mäßigen Drehzahlen gut bewährt. Bei hohen Drehzahlen von bis zu 15 000 bis 30 000 U/min, bei denen der Wirkungsgrad eines solchen Drehkolbenverdichters wesentlich gesteigert wird, sind jedoch zumindest beim Durchfahren der Resonanzdrehzahl unerwünschte Schwingungen an den Lagerzapfen aufgetreten, die schließlich zum Bruch derselben führten.Such a rotor bearing has proven itself well in practice at moderate speeds. At high speeds of up to 15,000 to 30,000 rpm, at which the efficiency of such a rotary piston compressor is significantly increased, unwanted vibrations occurred at the bearing journals at least when passing through the resonance speed, which ultimately led to the breakage of the same.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil unter Vermeidung einer Verringerung des Ansaugquerschnittes der Maschine durch sich am saugseitigen Ende unmittelbar gegen das Gehäuse abstützende Lager zu vermeiden und eine gegen Verkanten und gegen Schwingungen besonders stabile Zapfenlagerung der Rotoren zu schaffen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ausgehend von der Anordnung nach der vorbekannten Maschine dadurch gelöst, daß das andere Wälzlager jedes Schraubenrotors auf einem an dessen hochdruckseitigen Ende vorstehenden hülsenförmigen Rotorteil angeordnet und mit seinem Außenring in eine Ausdrehung der Gehäusestirnwand eingesetzt ist und daß ferner die Lagerzapfen konisch, im Durchmesser vom niederdruckseitigen zum hochdruckseitigen Ende bzw. zum Einspannteil zunehmend, ausgebildet sind.The object of the invention is to avoid this disadvantage while avoiding a Reduction of the suction cross-section of the machine by itself at the suction-side end to avoid bearing directly supported against the housing and one against tilting and to create particularly stable journal bearings for the rotors against vibrations. According to the invention, this object is based on the arrangement according to the previously known Machine solved in that the other roller bearing of each screw rotor on one arranged at its high-pressure end protruding sleeve-shaped rotor part and is inserted with its outer ring in a recess in the housing end wall and that furthermore the bearing journals are conical, in diameter from the low-pressure side to the High-pressure end or increasing towards the clamping part are formed.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die Lagerzapfen nur noch durch die saugseitigen Lager der Rotoren beansprucht werden und außerdem der Querschnitt der Lagerzapfen mit zunehmendem Ab- stand von der saugseitigen Lagerstelle dem auf ihm ausgeübten Biegemoment besser angepaßt werden kann. Hierdurch wird die Beanspruchung jedes Lagerzapfens durch Biegekräfte über die gesamte Zapfenlänge im wesentlichen konstant gehalten.This design ensures that the journals be claimed only by the suction side bearing of the rotors and also the cross section of the journals with increasing waste was the pressure exerted on him bending moment can be better adapted from the suction-side bearing. As a result, the stress on each bearing journal due to bending forces is kept essentially constant over the entire journal length.

Bei einem Kapselgebläse mit achsparallel verlaufenden Kämmen und Nuten war es bereits bekannt, die Rotoren so zu lagern, daß sie auf einer Seite jeweils den Innenring eines Wälzlagers tragen, dessen Außenring in eine Lagerbehrung einer Gehäusestirnplatte eingesetzt ist, während auf der anderen Seite jeder der Rotoren mit einem rohrförinigen Ansatz den Außenring eines Wälzlagers fest umfaßt, dessen Innenring undrehbar auf einen nichtrotierenden Gehäusezapfen aufgesteckt ist. Die dortigen Gehäusezapfen erstrecken sich jedoch in entgegengesetzter Richtung zu den Rotorwellenzapfen durch eine zweite Gehäusestimwand und dienen mit ihren nach außen offenen Hohlräumen und den davon im Rotorbereich ausgehenden peripheren Schlitzen zur Steuerung des Lufteinlasses zu den Nuten der ebenfalls hülsenförmigen und mit Schlitzen versehenen Rotoren. Da die Ansaugluft nur axial in die feststehenden Gehäusezapfen gelangen kann, mußte bei dieser Konstruktion zwangläufig an dem Eintrittsende für die Luft auf die übliche Zapfenlagerung der Rotoren verzichtet werden, während die Rotoren am anderen Ende in üblicher Weise durch zapfenförmige als Wellen dienende Fortsätze unter Zwischenschaltung von Wälzlagern in der dort vorhandenen anderen Gehäusestimwand gelagert sind.In the case of a capsule blower with axially parallel ridges and grooves it was already known to store the rotors so that they were on one side each wear the inner ring of a roller bearing, the outer ring of which is in a bearing bore Housing faceplate is inserted while on the other side of each of the rotors with a rohrförinigen approach the outer ring of a roller bearing firmly includes, the Inner ring is non-rotatably attached to a non-rotating housing pin. the However, there housing pins extend in the opposite direction to the Rotor shaft journals through a second housing end wall and serve with their to the outside open cavities and the peripheral slots extending therefrom in the rotor area to control the air inlet to the grooves of the likewise sleeve-shaped and with Slotted rotors. Because the intake air only enters the stationary housing pin axially can reach, had to inevitably at the entry end for this construction the air dispenses with the usual pivot bearing of the rotors, while the Rotors at the other end in the usual way by peg-shaped shafts serving as shafts Continuations with the interposition of rolling bearings in the other existing there Housing end wall are stored.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Drehkolbenverdichter nach der Erfindung in der Schnittebene 1-1 nach F i g. 2, F i g. 2 eine Draufsicht auf die Saugseite des Verdichters nach Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 einen waagerechten Längsschnitt nach Linie 3-3 in F i g. 2.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the drawing. It shows F i g. 1 shows a vertical longitudinal section through a rotary piston compressor according to the invention in the section plane 1-1 according to FIG. 2, Fig. 2 shows a plan view of the suction side of the compressor along line 2-2 in FIG. 1, Fig. 3 shows a horizontal longitudinal section along line 3-3 in FIG. 2.

Das Gehäuse des in der Zeichnung dargestellten Drehkolbenverdichters hat einen Mantelteil 12 und eine Gehäusestirnwand 14, die einstückig miteinander verbunden sind. Der Mantelteil 12 ist mit Kühlrippen 16 versehen und umschließt zwei Zylinderbohrungen 18 und 20, die einander längs der Mantellinien 22, 24 achsparallel durchdringen und einen sogenannten männlichen Rotor 28 mit vier konvexe Flanken aufweisenden Schraubengängen 26 sowie einen sogenannten weiblichen Rotor 32 mit sechs konkave Flanken aufweisenden Schraubengängen 30 aufnehmen. Die Bohrungen 18, 20 bilden somit den Arbeitsraum des Verdichters. Das Arbeitsprinzip, eines solchen Drehkolbenverdichters ist bekannt.The housing of the rotary lobe compressor shown in the drawing has a casing part 12 and a housing end wall 14 which are integrally connected to one another. The shell part 12 is provided with cooling fins 16 and encloses two cylinder bores 18 and 20, which penetrate one another along the surface lines 22, 24 axially parallel and have a so-called male rotor 28 with four convex flanks having screw threads 26 and a so-called female rotor 32 with six concave flanks Take up screw turns 30. The bores 18, 20 thus form the working space of the compressor. The working principle of such a rotary piston compressor is known.

Die Rotoren 28 und 32 enthalten Hülsen 34 bzw. 36, deren antriebsseitige Enden in der Gehäusestirnwand 14 und deren einlaßseitige Enden auf je einen Lagerzapfen 38 bzw. 40 gelagert sind, die ihrerseits mit ihren antriebsseitigen Enden 42 in Bohrungen 44 der Gehäusestirnwand 14 eingesetzt sind. Die Gehäusestimwand 14 umgibt die Zapfenenden 42 mit augenförmigen Ansätzen 46. Die Lagerzapfen 38, 40 sind an ihren Einspannenden zwischen Schraubringen 48 mit untergelegten Dichtungen einerseits sowie schulterförmigen Absätzen andererseits in der Gehäusestirnwand 14 verspannt.The rotors 28 and 32 contain sleeves 34 and 36, the drive-side ends of which are mounted in the housing end wall 14 and whose inlet-side ends are each mounted on a bearing pin 38 and 40, which in turn are inserted with their drive-side ends 42 in bores 44 of the housing end wall 14. The housing end wall 14 surrounds the pin ends 42 with eye-shaped projections 46. The bearing pins 38, 40 are clamped in the housing end wall 14 at their clamping ends between screw rings 48 with underlying seals on the one hand and shoulder-shaped shoulders on the other.

Die Rotoren 28, 32 sind über ihre Hülsen 34 bzw. 36 am saugseitigen Ende auf den Lagerzapfen 38 bzw. 40 mit Hilfe von zweireihigen Schrägkugellagern 52 abgestützt, An ihren der Gehäusestirnwand 14 benachbarten Enden sind die Rotoren 28 und 32 ebenfalls über ihre Hülsen 34 bzw. 36 in Rollenlagem 54 gelagert, deren Außenringe 54 a in Ausdrehungen 56 der Gehäusestimwand 14 eingelassen sind. Die Schulterkugellager 52 sind auf den mit Gewinde versehenen Enden 60 der Lagerzapfen 38, 40 mit Hilfe von Schraubringen 58 verspannt. Die Rollenlager 54 sind durch Dichtringe 68 vom Arbeitsraum des Verim dichters getrennt.The rotors 28, 32 are supported about their sleeves 34 and 36 at the suction-side end of the bearing pin 38 and 40 respectively by means of the double row angular contact ball bearings 52, to their the housing end wall 14 adjacent ends, the rotors 28 and 32 also about their sleeves 34 or 36 mounted in roller bearings 54, the outer rings 54 a of which are let into recesses 56 in the end wall 14 of the housing. The shoulder ball bearings 52 are clamped on the threaded ends 60 of the bearing journals 38, 40 with the aid of screw rings 58 . The roller bearings 54 are separated by sealing rings 68 from the working space of the Verim poet.

Die offenen Enden der Rotorhülsen 34, 36 sind durch Kappen 70 bzw. 72 verschlossen, welche mit Bolzen 64 bzw. 74 gegen die Rotoren verschraubt sind. Die Kappe 70 des männlichen Rotors 28 ist drehfest mit dessen Antriebswelle 76 verbunden, die eine Axialbohrung 78 innerhalb des den männlichen Rotor 28 tragenden Lagerzapfens 38 durchsetzt.The open ends of the rotor sleeves 34, 36 are closed by caps 70 and 72 , which are screwed against the rotors with bolts 64 and 74, respectively. The cap 70 of the male rotor 28 is non-rotatably connected to its drive shaft 76 , which passes through an axial bore 78 within the bearing journal 38 carrying the male rotor 28 .

Die vorbesehriebene Rotorlagerung ist so genau und stabil, daß die Kraftübertragung zwischen treibendem und getriebenem Rotor unter Verzicht auf ein Synchronisiergetriebe unmittelbar zwischen den korrespondierenden Schraubengängen erfolgen kann, ohne daß ein Festfressen zu befürchten ist, um so weniger, wenn für die Hülse 34 des männlichen Rotors 28 ein gepreßtes gebundenes Fibermaterial aus z. B. Asbestfasern in Silikonkunststoff verwendet wird, während die Hülse 36 des weiblichen Rotors 32 aus Stahl oder ähnlichem Material ausgeführt ist. Der männliche Rotor 28 kann auch vollständig aus Kunststoff bestehen.The rotor mounting is so precise and stable that the power transmission between the driving and driven rotor can take place directly between the corresponding screw turns without the need for a synchronizing gear, without the fear of seizure, all the less if for the sleeve 34 of the male rotor 28 a pressed bonded fiber material made of e.g. B. asbestos fibers in silicone plastic is used, while the sleeve 36 of the female rotor 32 is made of steel or similar material. The male rotor 28 can also consist entirely of plastic.

Der Auslaß 80 des Drehkolbenverdichters (F i g. 1) ist sowohl radial wie axial gerichtet. Der Einlaß des Verdichters wird durch die offene Stirnseite 82 des Gehäusemantelteils 12 gebildet, die durch eine über Bolzen 86 gehaltene Platte 84 (F i g. 2) von solcher Größe abgedeckt ist, daß sie lediglich eine Verbindung zwischen der Saugseite und der Druckseite des Verdichters verhindert. Der Einlaß 82 ist somit be-C grenzt durch die Randkanten der Zylinderbohrungen 18, 20 und die Profilkanten 88, 90, 92 der Abdeckplatte 84.The outlet 80 of the rotary piston compressor (FIG. 1) is directed both radially and axially. The inlet of the compressor is formed by the open end face 82 of the casing shell part 12, which is covered by a plate 84 ( FIG. 2) held by bolts 86 and of such a size that it merely forms a connection between the suction side and the pressure side of the compressor prevented. The inlet 82 is thus delimited by the marginal edges of the cylinder bores 18, 20 and the profile edges 88, 90, 92 of the cover plate 84.

Für die Schmierung der Schulterkugellager 52 mit Fett sind Schmiernippel 94 und Kanäle 96 (F i g. 3) vorgesehen, während den Rollenlagem 54 öl über Einfüllbohrungen 120 (F i g. 1) zugeführt wird, die im übrigen durch Verschlußschrauben 122 verschlossen sind.Lubricating nipples 94 and channels 96 ( FIG. 3) are provided for lubricating the shoulder ball bearings 52 with grease, while oil is supplied to the roller bearings 54 via filler bores 120 (FIG . 1) , which are otherwise closed by screw plugs 122.

Auf dem Antriebsende der Welle 76 des weiblichen Rotors 32 sitzt eine Riemenscheibe 98, die durch Kugellager 100 und 102 auf dem Antriebsende 104 des Lagerzapfens 38 gelagert ist. Eine Kappe 106 und ein Distanzring 108 legen die Kugellager 100, 102 axial fest. Die Riemenscheibe 98 stützt sich mit ihrer Schulter 110 gegen das Kugellager 102 ab und ist an ihrem äußeren Ende bei 112 an die Kappe 106 angeschlossen, die mit einem Querstift 114 kraftschlüssig in das geschlitzte Ende 118 der Welle 76 greift.Seated on the drive end of the shaft 76 of the female rotor 32 is a pulley 98 which is supported by ball bearings 100 and 102 on the drive end 104 of the journal 38 . A cap 106 and a spacer ring 108 fix the ball bearings 100, 102 axially. The belt pulley 98 is supported with its shoulder 110 against the ball bearing 102 and is connected at its outer end at 112 to the cap 106 , which engages with a transverse pin 114 in a force-locking manner in the slotted end 118 of the shaft 76 .

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Drehkolbenverdichter mit mindestens zwei ineinandergreifenden Schraubenrotoren und einem die Ein- und die Auslaßöffnung enthaltenden, die Rotoren sonst dichtend umschließenden Gehäuse, das nur mit einer einzigen, auf der Antriebs- und zugleich Auslaß- bzw. Hochdruckseite gelegenen Stirnwand versehen ist, während es am anderen Ende bis auf eine einen Teil der Rotorstirnflächen abdeckende Endplatte zur Bildung der Einlaß- oder Niederdrucköffnung offen ist, wobei die jeweils mit zwei Wälzlagern gelagerten und mit entsprechenden zentrischen Längsbohrungen versehenen Rotoren um sie bis zum Niederdruckende des Gehäuses durchsetzende und in die Gehäusestirnwand undrehbar eingesetzte Lagerzapfen rotieren sowie jeweils mit dem einen Wälzlager, das sich in ihren niederdruckseiti 'gen Endteilen befindet, auf den Lagerzapfen gelagert und gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Wälzlager (54) jedes Schraubenrotors (28, 32) auf einem an dessen hochdruckseitigen Ende vorstehenden hülsenförmigen Rotorteil (34, 36) angeordnet und mit seinem Außenring (54 a) in eine Ausdrehung (56) der Gehäusestirnwand (14) eingesetzt ist und daß ferner die Lagerzapfen (38, 40) konisch, im Durchmesser vom niederdruckseitigen zum hochdruckseitigen Ende bzw. zum Einspannteil zunehmend, ausgebildet sind. Claims: 1. Rotary piston compressor with at least two intermeshing screw rotors and a housing containing the inlet and outlet openings, otherwise sealingly enclosing the rotors, which is provided with only a single end wall located on the drive side and at the same time the outlet or high pressure side, while it is open at the other end except for an end plate covering part of the rotor end faces to form the inlet or low pressure opening, whereby the rotors, each supported by two roller bearings and provided with corresponding central longitudinal bores, penetrate them to the low pressure end of the housing and cannot rotate into the housing end wall inserted bearing journals rotate and each with the one roller bearing, which is located in their low pressure side 'gene end parts, are mounted and held on the bearing journals, characterized in that the other roller bearing (54) of each screw rotor (28, 32) on one of its high pressure side end protruding sleeve-shaped rotor part (34, 36) is arranged and with its outer ring (54 a) is inserted into a recess (56) in the housing end wall (14) and that furthermore the bearing journals (38, 40) conical, in diameter from the low-pressure side to the high-pressure side end or respectively . Increasing towards the clamping part. 2. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusestirnwand (14) mit dem Mantelteil (12) des Gehäuses einstückig ist. 3. Drehkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenrotoren (28, 32) teils mit konvexe, teils mit konkave Flanken aufweisenden Schraubengängen versehen, also teils als sogenannte »männliche«, teils als sogenannte »weibliche« Rotoren ausgebildet sind, welche sich gegenseitig, ohne Zuhilfenahme von Getriebezahnrädern, antreiben. 4. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den männlichen Rotor tragende Lagerzapfen (38) in einer Axialbohrung von einer Antriebswelle (76) durchsetzt ist, welche am Niederdruckende mit dem männlichen Rotor (28) gekuppelt ist. 5. Drehkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Anwendung von Schulterkugellagern (52) an den niederdruckseitigen Rotorenden zur Lagerung auf den Lagerzapfen (38, 40) und durch die Anwendung von Rollenlagern (54) für die Lagerung der Rotoren (28, 32) in der Gehäusestirnwand. 6. Drehkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenrotoren (28, 32) an ihren niederdruckseitigen Enden durch angeschraubte Kappen (72, 70) verschlossen sind. 7. Drehkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Anordnung von Wellendichtungen (68) zwischen dem Arbeitsraum (18, 20) der Rotoren (28, 32) und den Lagerräumen bzw. den Hohlräumen in den Rotoren in den Ausdrehungen (56) der Gehäusestirnwand neben den dortigen Wälzlagern (54).2. Rotary piston compressor according to claim 1, characterized in that the housing end wall (14) is integral with the casing part (12) of the housing. 3. Rotary piston compressor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the screw rotors (28, 32) are provided partly with convex, partly with concave flanks, so partly designed as so-called "male", partly as so-called "female" rotors are which drive each other without the aid of gear wheels. 4. Rotary piston compressor according to claim 3, characterized in that the bearing journal (38) carrying the male rotor is penetrated in an axial bore by a drive shaft (76) which is coupled to the male rotor (28) at the low-pressure end. 5. Rotary piston compressor according to one of claims 1 to 4, characterized by the use of shoulder ball bearings (52) on the low-pressure side rotor ends for mounting on the bearing journals (38, 40) and by the use of roller bearings (54) for mounting the rotors (28 , 32) in the front wall of the housing. 6. Rotary piston compressor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the screw rotors (28, 32) are closed at their low-pressure ends by screwed-on caps (72, 70) . 7. Rotary piston compressor according to one of claims 1 to 6, characterized by the arrangement of shaft seals (68) between the working space (18, 20) of the rotors (28, 32) and the storage spaces or the cavities in the rotors in the recesses (56 ) the front wall of the housing next to the rolling bearings there (54).