DE3242654A1

DE3242654A1 - Schraubenverdichter

Info

Publication number: DE3242654A1
Application number: DE19823242654
Authority: DE
Inventors: David N. 06085 Unionville Conn. Shaw
Original assignee: Dunham Bush Inc
Current assignee: Dunham Bush Inc
Priority date: 1982-03-02
Filing date: 1982-11-18
Publication date: 1983-09-15
Also published as: GB2115876B; JPS58152190A; GB2115876A; FR2522736A1; FR2522736B1; JPH0361036B2; CA1210742A; US4439121A

Description

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Beschreibung Schraubenverdichter

Die Erfindung bezieht sich auf Schraubenverdichter und betrifft insbesondere ein verbessertes Schmiersystem für Schraubenverdichter , d.h. Verdichter mit zwei Drehkolben mit stark verwundenem Profil.

Im Lauf der Jahre sind Schraubenverdichter zu kompakter^ einheitlichen Kompressoren entwickelt worden,, die mit hohem Wirkungsgrad und geringem Eeibungsverlust arbeiten_s iveil für die Halterung der Drehkolbenwellen an dem vom Kompressorabgabe- bzw, Saugdruck bestimmten Druck- bzw« Saugende der miteinander kämmenden Drehkolben Antifriktionslager bzw. Wälzlager eingebaut wurden.

Ferner sind mit der Zeit derartige Schraubenverdichter in Anlagen eingebaut worden, bei denen Schmieröl gemeinsam mit dem Arbeitsfluid des Verdichters übertragen wird,, gleichgültig ob es sich dabei um Luft, Kühldampf oder dgl. handelt,, und es sind Einspritzöffnungen vorgesehen worden^ um Flüssigkeit unmittelbar in ein geschlossenes Gewinde einzuspritzen, welches ein Bauelement der Arbeitskammer des Verdichters darstellt» Die eingespritzte Flüssigkeit kann entweder ein Kühlmittel sein, das Öl mit sich trägt, welches beim Einspritzen wegschießt, oder nur Öl nach dem Trennen vom Arbeitsfluid an einer Stelle innerhalb der Anlage stromabwärts vom Verdichter selbst. Es hat sich erwiesen, daß das Schmieden von Wälzlagern für derartige

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Verdichter mit Vorteil erfolgen kann, wenn das Schmieröl in Form von Dunst oder als Schleier vorliegt. Entsprechende Lehren gehen teilweise aus US-PS 4 181 ^7^ hervor. Der Schraubenverdichter kann entweder hermetisch abgeschlossen sein, wobei der elektrische Antriebsmotor in einem äußeren Gehäuse gemeinsam mit dem Verdichter angeordnet ist, oder der Verdichter kann von offener Bauart sein. Das Öl kann unter hohem Druck den entsprechenden Lagern an der Druckseite und an der Saugseite der Maschine durch gebohrte oder anderweitig ausgebildete Durchlässe oder Kanäle in den Drehkolben und in Statorteilen des Verdichters, d.h. im Gehäuse zugeführt werden. Bisher bildet eine Reihe von Kanälen parallele Wege zur Zufuhr von Öl, welches vom Arbeitsfluid abgetrennt wurde und sich auf einem Druck in der Nähe des Verdichterabgabedrucks befindet, zu stellen, wo es seine Schmierfunktion erfüllt. Das Schmieröl sucht dabei unter dem Druckunterschied zwischen den Saug- und Abgabeöffnungen des Verdichters seinen Weg zur Saugseite bzw. Niederdruckseite der Maschine. Solche Schmiersysteme werden dadurch kompliziert, daß vielfache parallele Strömungswege innerhalb der Drehkorperkonstruktion mit feinem Durchmesser vorgesehen werden müssen. Solche zu den Lagern führenden Durchlässe oder Kanäle tendieren zu Verstopfungen. Andererseits können auch die Ölzuflußmengen zu einem gegebenen Lager für den Bedarf dieses Lagers zu groß sein.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein vereinfachtes_;vorzugsweise einschleifiges Schmiersystem für einen Schraubenverdichter zu schaffen, bei dem minimale Mengen Öl vom Arbeitsfluid mitgerissen werden, d.h. das für die Schmierung nötige Öl auf ein Minimum reduziert und eine Ölschleier-Gesamtschmierung der Lager unabhängig von den Lastbedingungen, unter denen der Verdichter arbeitet, gewährleistet ist.

Das vereinfachte Ölschleier-Schmiersystem für einen Schraubenverdichter gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß es an einer stromaufwärtsliegenden Kapillare, deren Aufgabe es ist,

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eine primäre Steuerdruckrainderung in dem einschleifigen 01-kreislauf zu erzeugen, selbstreinigend wirkt.

Bei dem einschleifigen, selbstreinigenden, schleierartigen Schmiersystem für einen Schraubenverdichter wird gemäß der Erfindung von einer Eingangsstelle in die Einfachschleife aus die Schmierung der gesamten Maschine bewerkstelligt, wobei die Überströmung in das erste geschlossene Gewinde geleitet wird, um die Drehkolbenabdichtung zu fördern, ohne zum direkten Kompressionsverlust bei Vollastbedingungen des Verdichters beizutragen.

Die Erfindung bringt Verbesserungen an Schraubenverdichtern mit einem Zentralgehäuse, welches einander schneidende zylindrische Bohrungen aufweist, die an entgegengesetzten Enden durch ein ausgangsseitiges und ein eingangsseitiges Lagergehäuse abgeschlossen sind, in welchen mittels Wellen, die aus zwei miteinander kämmenden Drehkolben vorstehen, Wälzlager in abgedichteten Hohlräumen am Ausgangs- und Eingangsende des Verdichters angeordnet sind. Ferner hat der Verdichter eine Niederdruck- bzw, Saugöffnung in der Nähe des eingangsseitigen Lagergehäuses, die zu den miteinander kämmenden Drehkolben an der Saugseite des Verdichters geöffnet ist, sowie einen Hochdruckausgang bzw. eine Abgabeöffnung, die dem ausgangssei tigen Lagergehäuse benachbart ist und an der Druckseite des Verdichters liegt. Die ineinandergreifenden Drehkolben bilden mit den Gehäusebohrungen eine Verdichterarbeitskam-" mer, die von geschlossenen Gewinden bestimmt ist. Der Verdichter empfängt ein Arbeitsfluid, welches Öl zur Schmierung mit sich trägt, und ein stromabwärts vom Verdichterausgang angeordneter Ölabscheider trennt das Öl vom Arbeitsfluid beim Abgabedruck oder in der Nähe dieses Drucks. Eine Öleinspritzöffnung mündet durch das Gehäuse hindurch unmittelbar in ein geschlossenes Gewinde der Arbeitskammer, um den zusammenwirkenden Drehkolben Öl für Dichtungs- und Schmierzwecke

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zuzuführen.

Die Verbesserung besteht in einer Öldurchlaßeinrichtung innerhalb des Verdichters, die Öl unter Druck VGn dem Abscheider und, in Fluidverbindung mindestens mit dem Eingang und mit Wälzlagern, von diesen Wälzlagern zur Einspritzöffnung transportiert. Innerhalb der Öldurchlaßeinrichtung ist stromaufwärts ein Haarrohr bzw. eine Kapillare zwischen dem Ölabscheider und den Wälzlagern vorgesehen, die eine Druckminderung und eine Änderung des Öls in einen Ölschleier verursacht, um die Wälzlager zu schmieren. In der Öldurchlaßeinrichtung ist auch stromabwärts eine Kapillare bzw. ein Haarrohr zwischen den Wälzlagern und der Öleinspritzöffnung vorgesehen, die einen Druckunterschied über diese Wälzlager zur Saugöffnung des Verdichters selbst dann sicherstellt, wenn die Öleinspritzöffnung während des Entleerens des Verdichters zur Saugöffnung des Verdichters offen ist.

Das System wird vorzugsweise in einem Schraubenverdichter verwirklicht, der einen Schieber aufweist, um wahlweise die Rückströmung von nichtkomprimiertem Arbeitsfluid zur Saugöffnung zu variieren, damit der Verdichter vollkommen entleert werden kann, wobei der Schieber sicherstellt, daß eine direkte Verbindung zwischen der Einspritzöffnung und der Saugöffnung des Verdichters besteht, um eine ausreichende Schmierung der Lager am Verdichtereingangsende zu garantieren, wenn der Verdichter aufgrund des über die stromabwärtsliegende Verengung oder Kapillare hinweg bestehenden Druckunterschiedes entlastet wird.

Vorzugsweise bildet die Öldurchlaßeinrichtung eine einzige Schleife, wodurch die Lager am Eingangs- und Ausgangsende in Reihe geschaltet werden, wobei die stromaufwärts angeordnete Kapillareinrichtung der Lager am Eingangsende und die zweite stromabwärts angeordnete Kapillareinrichtung stromabwärts von den Lagern am Ausgangsende innerhalb der Öldurchlaßeinrichtung

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liegt. Die stromaufwärts angeordnete Kapillareinrichtung kann sehr dünne, ringförmige Spalte zwischen den Drehkolbenwellen und dem ausgangsseitigen Lagergehäuse stromaufwärts von den Lagern am Ausgangsende aufweisen» Hierdurch wirken die Ringspalte als selbstreinigende Haarröhrchen_f die eine vollkommene ÖlSchleierschmierung der Lager sowohl am Druckende als auch am Saugende stromabwärts von der stromaufwärts vorgesehenen Kapillareinrichtung gewährleisten« Die radialen Spalte zwischen den Drehkolbenwellen und dem ausgangsseitigen Lagergehäuse können dem Durchmesser eines Kapillarrohrabschnitts der Öldurchlaßeinrichtung entsprechen^ der von den Hohlräumen im eingangs sei tigen Lagergehäuse,, die die eingangsseitigen Lager enthalten^ zur Öleinspritzöffnung führt und die stromabwärts angeordnete Kapillareinrichtung darstellt«

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Ein». zelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert» Die einzige Figur ist ein Querschnitt durch einen Schraubenverdichter offener Bauart mit einem selbstreinigenden, einschleifigen, schleierartigen Schmiersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der-Erfindung.

Der in der Zeichnung im Schnitt dargestellte Schraubenverdichter ist mit einem selbstreinigenden₉ schleierartigen Schmiersystem für die Lager versehen_f die die Drehkolben des Verdichters abstützen. Der insgesamt mit 10 bezeichnete Verdichter weist ein insgesamt zylindrisches Kompressorgehäus© 12 auf, zu dem ein Zentralgehäuse 1^₈ in der Zeichnung gesehen links ein ausgangsseitiges Lagergehäuse 16 und_s in der Zeichnung gesehen rechts,, ein eingangsseitiges Lagergehäuse 18 gehört. Die Lagergehäuse sind mit dem Zentralgehäuse beispiels« weise durch Schraubbolzen 20 verbunden und an ihren aneinanderstoßenden Stirnseiten mittels 0-Ringdichtungen 22 in herkömmlicher Weise gegeneinander abgedichtet»

Das Zentralgehäuse 14 hat z^ei sich schneidende Bohrungen Zk

und 26, in denen zusammenwirkende Drehkolben 28 bzw. 30 aufgenommen sind, die an ihren miteinander kämmenden Gewinden bei 28a und 30a strichpunktiert gezeigt sind. Hierdurch ist ein Überlappungsbereich bzw. ein gegftftgeitiger Einwirkungsbereich 31 zwischen den Zähnen bzw. Gewinden der Drehkolben angedeutet. Teilweise innerhalb des Zentralgehäüses Ik und des eingangsseitigen Lagergehäuses 18 ist ein erster Hohlraum ausgebildet, der eine Saugöffnung 32 als Eingang in den Verdichter aufweist. Dieser Hohlraum ist zu den zusammenwirkenden Drehkolben 28 und 30 offen, damit ein gasförmiges Arbeitsfluid, beispielsweise ein Kühlmittel in die Verdichterarbeitskammer eintreten kann, die von den kämmenden Gewinden der Drehkolben 28 und 30 bestimmt ist. Innerhalb des ausgangsseitigen Lagergehäuses 16 ist an der Zwischenfläche zwischen diesem Gehäuse und dem Ende des Drehkolbens 28 der Saugöffnung 32 diametral gegenüber eine Ausgangsöffnung 3^ für den Verdichter angeordnet. Es ist üblich, den Teil des Verdichters am ausgangsseitigen Lagergehäuse 16 als die Druckseite der Maschine zu bezeichnen, die der Abgabe- bzw. Ausgangsöffnung Jb zugeordnet ist. Der Teil des Verdichters, der der Eingangs- bzw. Saugöffnung 32 benachbart ist und in der Zeichnung rechts von den in gegenseitigem Eingriff stehenden Drehkolben 28, 30 liegt, ist als Saugseite bekannt. Die Drehkolben 28 und 30 sind einstückig mit insgesamt mit 36 bzw. bezeichneten Wellen ausgerüstet. Der Drehkolben 28 kann als aufnehmendes Bauelement gestaltet sein und die Aufgabe haben, den als eindringendes Bauelement ausgeführten Drehkolben 30 unmittelbar anzutreiben. In dieser Hinsicht ist die Welle 36 langer als die Welle 38 und hat ein Ende, welches aus dem Verdichtergehäuse 12 herausragt. Tatsächlich erstreckt es sich axial über die am äußeren Ende des eingangsseitigen Lagergehäuses 18 fest angebrachte Stirnplatte 40 am Eingangsende hinaus. Die Lagergehäuse 16 und 18 sind zwar insgesamt zylindrisch, jedoch so bearbeitet, daß sie im Innern zwei große Lagerhohlräume haben, in denen sich die Wellen 36, 38 erstrecken, und die eine drehbare Abstützung der Drehkolben 28,

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30 durch entsprechende Lageranordnungen innerhalb der Hohlräume ermöglichen. Das ausgangsseitige Lagergehäuse l6 ist mit einer Bohrung 42 und einer Ansenkung 44 versehen. In der Bohrung 42 ist ein Wellenabschnitt 36a aufgenommen. Die Ansenkung 44 bildet axial jenseits des Wellenbereichs 36a einen Hohlraum 46 für das ausgangsseitige Lager. Die Welle 36 hat in der Zeichnung gesehen links vom Wellenabschnitt 36a weitere Wellenabschnitte 36b und 36c von kleinerem Durchmesser, um in diesem Fall eine insgesamt mit 48 bezeichnete Wälzlagerpackungsanordnung mit Doppelrollen in einer Anordnung Rücken an Bücken aufzunehmen.

In dem Verdichter können Lageranordnungen gemäß dem schon erwähnten US-PS 4 181 474 vorgesehen sein.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß das Lagergehäuse 16 am Ausgangsende eine kreisförmige Stirnplatte 50 trägt, die am Ende dieses Gehäuses befestigt ist, und der die Wälzlagerpackungsanordnung 48 aufnehmende Hohlraum 46 ist gegenüber der Außenseite mittels einer an der Stirnplatte 50 anliegenden 0-Ringdichtung 52 abgedichtet. An der entgegengesetzten Seite des Drehkolbens 28 gehört zu der Welle 36 auf dieser Seite ein Wellenabschnitt 36d von gegebenem Durchmesser, der in einen Hohlraum 54 für ein Lager am Eingangsende hineinragt, welcher von einer Bohrung 5^> im eingangsseitigen Lagergehäuse 18 sowie von einer Reihe von Ansenkungen 58, 60 und 62 begrenzt ist. Die Ansenkung 58 erstreckt sich an einer Seite der Bohrung 56, während die Ansenkungen 60 und 62 an der vom Drehkolben 28 entfernten anderen Seite vorgesehen sind.

In der Ansenkung 58ist eine Wälzlageranordnung 64 eng aufgenommen und zwischen das eingangsseitige Lagergehäuse 18 in diesem Bereich und den Wellenabschnitt 36d der Welle 36 geschaltet. Der Rest des Hohlraums 54 wird von einer Dichtungsanordnung 66 der Verdichterwelle eingenommen. Zu der Dichtungsanordnung gehört eine Schraubenfeder 68 und einander axial ent-

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gegengesetzte, ringförmige Dichtungsgiieder 70 und 72, die in entgegengesetzte Richtungen unter Federspannung stehen, um die erwünschte Abdichtung zu erzielen. Das äußere Ende der Ansenkung 62 im eingangsseitigen Lagergehäuse 18 ist von der Stirnplatte 40 in Ringform geschlossen. Die Stirnplatte 40 hat einen einstückig mit ihr ausgebildeten Kragen 40a, der im Hohlraum 5^ nach innen vorsteht und einen O-Ring 74 trägt, der gegen die Ansenkung 62 anliegt, um zwischen diesen im Verhältnis zueinander feststehenden Gliedern eine Abdichtung zu schaffen. Das ringförmige Dichtungsglied 72 trägt gleichfalls einen O-Ring 76, der als Radialdichtung dient. Das ringförmige Dichtungsglied 70 ist entsprechend dem Durchmesser eines Wellenabschnitts 36e bemessen, um den es konzentrisch angebracht ist, wobei ein Ende an der Stirnseite der Wälzlageranordnung 64 anliegt, gegen die es mittels der Schraubenfeder 68 vorgespannt ist. Die Welle endet ferner in einem Wellenabschnitt 36f von verringertem Durchmesser, der durch eine kreisförmige Öffnung 76 in der Stirnplatte 40 aus dieser herausragt.

Mit dem Wellenabschnitt 36f kann ein hier nicht gezeigter Elektromotor oder dgl. mechanisch verbunden sein, um den Drehkolben 28 zwangsläufig anzutreiben, der darin seinerseits den Drehkolben 30 über die in gegenseitigem Eingriff stehenden, hier nicht gezeigten Gewinde innerhalb des Bereichs zwischen den strichpunktierten Linien 28a, 30a antreibt.

In ähnlicher Weise ist der Drehkolben 30 zur Umdrehung um seine Achse mittels der mit diesem Drehkolben einstückig ausgebildeten Welle 38 gelagert. In dieser Hinsicht ist im ausgangsseitigen Lagergehäuse 16 eine weitere Bohrung 78 und eine Ansenkung 80 parallel zur Bohrung 42 bzw. zur Ansenkung 44 vorgesehen, um einen zweiten Lagerhohlraum zu schaffen, der insgesamt mit 81 bezeichnet ist. In die Bohrung 78 erstreckt sich ein Wellenbereich 38a, der insgesamt die gleiche Länge

hat wie die Bohrung. Die Welle 38 ist ferner mit Wellenabschnitten 38t und 38c von kleinerem Durchmesser,in der Zeichnung gesehen in dieser Reihenfolge links vom Wellenab= schnitt 38a versehen,, die darüber hinaus abnehmenden Durch= messer haben. Der Hohlraum 81 dient als Hohlraum für ein aus~ gangsseitiges Lager und enthält eine Wälzlagerpackungsanord= nung 82, die Wälzlager mit Rollen in Rücken-an-Rückenanordnung aufweisen und gleichfalls von der Bauart gemäß US-PS k 181 ^7^ sein können» Die Wälzlagerpackungsanordnung 82 ermöglicht eben= so wie die Wälzlagerpackungsanordnung ^8 die Absorption oder Aufnahme des erzeugten Schubes und der radialen Kräfte₀ die über die Welle auf das ortsfeste Gehäuse wirken» Die Stirnplatte 50 schließt den Hohlraum 81 in der Zeichnung gesehen nach links ab. Wiederum rechts vom Drehkolben JQ ist das eingangsseitige Lagergehäuse mit einer zweiten Bohrung 88 und einer Ansenkung 90 parallel zur Bohrung 56 und einer Serie von Ansenkungen versehen. In die Ansenkung 90 ist um einen Wellen« abschnitt 38d herum eine Wälzlageranordnung 8^ eingepaßt.» Die Bohrung 88 und die Ansenkung 90 bilden einen zweiten Lager«=· hohlraum 92 im eingangsseitigen Lagergehäuse₀ der sich über den Wellenabschnitt 38d hinaus erstreckt und in vorteilhafter Weise für das Schmiersystem gemäß der Erfindung genutzt wird·

Insgesamt ist der vorstehend beschriebene Verdichter 10 bis hier bekannt und wird völlig von den Lehren des erwähnten Patentes gestützt. Die Anwendung der Erfindung an einem derartigen Verdichter ist mögliche Ferner ist es üblich_s Verdichter der genannten Art in- der Industrie der Kühl- und Klimaanlagen zu verwenden_f wobei das Arbeitsfluid ein Kühlmittel_s wie Rl2 ist. Von den Kühlschlangen eines derartigen Systems fließt dabei zur Saugöffnung, z„B„ der Saugöffnung 32 des Verdichters 10 ein Arbeitsfluid in gasförmigem Zustand zurück^ welches in den gasförmigen oder dampfförmigen Zustand, in dem es sich befindet, vor der Abgabe als Dampf oder Gas an der Druckseite des Verdichters oder der Maschin© durch die Ausgangsöffnung Jk

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νοη einem verhältnismäßig niedrigen Druck zu hohem Druck komprimiert wurde.

Ferner ist es üblich, daß derartige Verdichter mit Öl geschmiert werden, welches vom Arbeitsfluid mitgetragen und aufgrund des Druckunterschiedes durch die geschlossene Schleife des Kühlsystems oder zwischen Teilen desselben transportiert wird. Sowohl bei Kühlanlagen als auch auf dem Gebiet der Klimaanlagen und, wichtiger noch, innerhalb der Luftkompressorsysteme, die mit Schraubenverdichtern arbeiten, ist es wichtig, daß stromabwärts vom Verdichter selbst das Arbeitsfluid im wesentlichen kein Öl mehr enthält, obgleich es im Kompressionsbereich mit Öl beladen sein kann. Hierzu ist es bekannt, innerhalb des Systems einen hier nicht gezeigten Ölabscheider stromabwärts vom Verdichter vorzusehen, der mit der Abgabeöffnung des Verdichters verbunden ist und in welchem das 01 vom Arbeitsfluid getrennt wird. Normalerweise ist das Öl in einem Ölsumpf enthalten, aus dem es durch den Druckunterschied zwischen der Druck- und Saugseite des Verdichters und zurück zum Verdichter als Flüssigkeitsströmung gefördert wird, wobei es durch entsprechende Kanäle innerhalb des Verdi chtergehäuses und/oder der Drehkolben zu Hohlräumen gelangt, um die darin enthaltenen, die Drehkolben drehbar abstützenden Lager zu schmieren.

Das gilt auch für das vorliegende System. In diesem Fall ist aus Gründen der Einfachheit absichtlich kein Ölabscheider/ Sumpf gezeigt. Allerdings geht aus der Zeichnung eine rohrförmige Ölzuführleitung 92 hervor, die von dem nicht gezeigten Ölabscheider kommt, um Öl mit Verdichterabgabedruck oder in der Nähe dieses Drucks zuzuführen, wie durch Pfeil 9^ angezeigt. Die Ölzuführleitung 92 ist ein Element eines einschleifigen Schmiersystems für den Verdichter 10 und bestimmt teilweise die Ölkanaleinrichtung des Verdichters. Die Ölzufuhrleitung 92 an sich ist bekannt.

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Ferner ist es, wie schon erwähnt, bekannt, eine Öleinspritzöffnung, beispielsweise die Öleinspritzöffnung 96 zu verwenden, die in die Kompressorarbeitskanimer mündet, z.B. in die Bohrung 26 des Zentralgehäuses 14, und die von einem radial gebohrten Loch 98 gebildet ist, welches einen erweiterten, mit Gewinde versehenen Eingangsbereich 98a hat. An dieser Stelle unterscheidet sich der Verdichter 10 und die von ihm abgestützten Bauelemente vom Stand der Technik, und die nachfolgend zu beschreibenden Merkmale sind auf das einschleifige, selbstreinigende, schleierartige Schmiersystem gemäß der Erfindung für derartige Schraubenverdichter gerichtet.

In dieser Hinsicht sind an der Druckseite des Verdichters 10, im einzelnen innerhalb der Bohrungen 42 und 78 im ausgangssei tigen Lagergehäuse zwei ringförmige Hohlräume bzw. Ringnuten 100 und 102 vorgesehen, die zu den entsprechenden Bohrungen 42 bzw. 78 geöffnet und ganz in der Nähe der ausgangsseitigen Stirnflächen 28a bzw. 30a der zusammenwirkenden Drehkolben 28 bzw. 30 ausgebildet sind. Ferner ist im ausgangsseitigen Lagergehäuse 16 ein Kanal 104 ausgebildet, der von der Außenseite bzw. vom Umfang dieses Lagergehäuses 16 ausgeht und bei 104a zwischen den Bohrungen 42 und 78 endet. In den Kanal 104 münden mit einem Ende Zweigkanäle 106 und 108 von kleinerem Durchmesser, deren andere Enden in die Ringnuten 100 bzw. 102 münden. Die Ölzuführleitung 92 endet in einem mit Gewinde versehenen Ansatzstück 110, welches in einen erweiterten, mit Gewinde versehenen Bereich 104b des Kanals 104 eingeschraubt ist, um die Ölzuführleitung 92 abgedichtet an den Kanal 104 anzuschließen, damit unter Druck stehendes Öl den Ringnuten 100 und 102 zugeführt werden kann.

Der Wellenabschnitt 36a hat als wichtiges Merkmal der Erfindung einen vorherbestimmten Durchmesser, der nur geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der ihn aufnehmenden Bohrung 42, um einen sehr schmalen,ringförmigen Spalt 112 zu bilden, der einen vorherbestimmten feinen,radialen Spielraum hat. Bei

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- ordern gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Verdichter z.B. ein Verdichter des Typs 82MM sein, und in diesem Fall kann der radiale Spielraum bzw. der Haarspalt 112 zwischen dem Wellenabschnitt 36a und der Bohrung 42 des ausgangsseitigen Lagergehäuses 16 im Größenordnungsbereich von 0,15 mm bis 0,18 mm (0,006 bis 0,007 Zoll) liegen. Dieser ringförmige Haarspalt ist in der Zeichnung gesehen nach links unmittelbar in den Hohlraum 46 geöffnet, in welchem die Wälzlagerpackungsanordnung 48 aufgenommen ist. Das aus der Ringnut 100 in den Hohlraum 46 entweichende Öl muß durch diesen sehr stark eingeengten, radial schmalen Ringspalt hindurch. Da die Welle 36 sich im ausgangsseitigen Lagergehäuse 16 dreht, bildet der radiale Spielraum bzw. Haarspalt 112 außerdem eine grundlegend selbstreinigende Kapillare und ist eine der stromaufwärtsliegenden Verengungen, die die stromaufwärts angeordnete Kapillareinrichtung des erfindungsgemäßen Schleierschmiersystems darstellt. Ferner ist eine zweite ähnliche, selbstreinigende, stromaufwärtsliegende Kapillare bzw. ein Haarspalt 114 zwischen dem Wellenabschnitt 38a und der Bohrung 78 im ausgangsseitigen Lagergehäuse 16 für den Drehkolben 30 gebildet. Der Haarspalt 114 hat einen ähnlichen oder den gleichen radialen Spielraum wie der Haarspalt 112. Der stromaufwärts angeordnete Haarspalt 114 ist in den Hohlraum 81 geöffnet, in welchem die Wälzlagerpackungsanordnung 82 aufgenommen ist. Die Hohlraums 46 und 81 für die Lager innerhalb des ausgangsseitigen Lagergehäuses 16 stehen durch einen Kanal 116 miteinander in Fluidverbindung.

Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß das Öl die Wälzlagerpackungsanordnungen 48 und 82 in dunst- bzw. schleierartiger Form schmiert, da die stromaufwärts vorgesehenen Haarspalte 112, 114 die gewünschte gesteuerte Druckminderung zwischen dem Öl in der Ölzuführleitung 92 und dem in den Hohlräumen 46 und 48 und angesichts des Volumens dieser Hohlräume bewirken. Infolge der Druckminderung kann darüber hinaus das mit dem Öl in der ΟΙζυίμηΓίβΙίυ^ 92 mitgerissene Kühlmittel an dieser Stelle in der Einfachschleife verdampfen, um die Ölschleier-

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bildung und Schmierung der Wälzlager in den Hohlräumen am ausgangsseitigen Lagergehäuse 16 zu erleichtern^ falls ein Kühlmittel das Arbeitsfluid des Verdichters ist»

Während der Ölschleier vom Hohlraum 81 durch den Kanal 116 in den Hohlraum 4-6 gelangt_f hat der Ölschleier aus beiden Hohlräumen die Tendenz, aus dem ausgangsseitigen Lagergehäuse 16 zweckvoll durch weitere Durchlässe oder Kanäle im ausgangsseitigen Lagergehäuse 16, Zentralgehäuse 14- und eingangsseitigen Lagergehäuse 18 zu entweichen, und damit von der Druckseite der Maschine zur Saugseite zu gelangen. Die genannten Kanäle oder Durchlässe sind Elemente des einschleifigen Schmiersystems. In dieser Hinsicht hat das ausgangsseitige Lagergehäuse 16 einen geneigten Kanal 118, der an einem Ende in einen radialen Kanal 120 mündet, welcher mit dem Hohlraum 4-6 in Verbindung steht, tfährend er an seinem anderen Ende mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal 122 ausgerichtet ist, der im Zentral gehäuse 14· gebildet ist und sich parallel zur Achse der Welle 36 und der den Drehkolben 28 aufnehmenden Bohrung 24- erstreckt«, Der Kanal 122 reicht über die ganze Länge des Zentralgehäuses 14 und mündet an seinem anderen Ende unmittelbar in einen geneigten Kanal 124·, der im eingangsseitigen Lagergehäuse 18 von dem am Zentralgehäuse anliegenden Ende zum entgegengesetzten Ende gebohrt ist, jedoch kurz vor dem entgegengesetzten Ende aufhört«, Dieses Ende des Kanals 124 des eingangsseitigen Lagergehäuses 18 ist durch einen Kanal 126 von kleinem Durchmesser mit dem Hohlraum 5^ verbunden, in welchem die eingangsseitige Wälzlageranordnung 64· und die Dichtungsanordnung 66 der Verdichterwelle aufgenommen ist. Ferner ist der genannte Hohlraum 5^ durch einen geneigten Kanal 128 in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 92„ in dem die Wälzlageranordnung 84 für die Welle 38 abgestützt ist.

Durch das eingangsseitige Lagergehäuse 18 eintretendes Öl

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wird unmittelbar auf die drehbare Dichtungsfläche der Dichtungsanordnung 66 für die Verdichterwelle gesprüht. Die ganze Zone, d.h. der Hohlraum 54 und der Hohlraum 86 steht unter einem Druck, der grundsätzlich vöii einem stromabwärts angeordneten Kapillarrohr 130 bestimmt ist, welches Teil einer rohrförmigen Öleinspritzleitung 132 aus Metall ist. Über die Öleinspritzleitung 132 steht der Hohlraum 86 durch einen Kanal 134 und ein Paßstück 136 mit dem mit Gewinde versehenen Bereich 98a des Lochs 98 durch ein Paßstück 138 in Verbindung. Das stromabwärts vorgesehene Kapillarrohr 130 weist einen Bereich von eingezogenem Durchmesser bzw. einen Kapillarrohrbereich der Öleinspritzleitung 132 auf. Der Druck im Lagerbereich am Eingangsende, d.h. in den Hohlräumen 54 und 86 übersteigt den Saugdruck an der Saugöffnung 32 an den Eingangsenden 28b und 30b der Drehkolben 28 bzw. Sie sind einem Druckunterschied ausgesetzt, welcher das Öl durch die Wälzlageranordnungen 64 und 84 am Eingangsende treibt. Dies ist etwa der Unterschied zwischen dem Druck des ersten geschlossenen Zweiges an der Einspritzöffnung 96 und dem Saugdruck am Eingang in den Verdichter bzw. an der Saugöffnung 32. Das stromabwärts angeordnete Kapillarrohr I30 fördert jedoch auch den Druckunterschied um das Ausmaß, welches zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmierung der eingangsseitigen Lager nötig ist, wenn der Verdichter entladen wird, d.h. wenn ein hier nicht gezeigter Schieber verschoben wird, um sicherzustellen, daß die Öleinspritzöffnung 96 unmittelbar in den Verdichtereingang bzw. in die Saugöffnung 32 geöffnet ist, einer Konstellation, an der bei Fehlen des stromabwärtsliegenden Kapillarrohres I30 kein Nettodruckunterschied über die eingangsseitigen Lager hinweg bestünde.

Es ist ersichtlich, daß durch die von dem Kanal 104 gebildete Eingangssteile in die Einfachschleife die Schmierung der ganzen Maschine bewirkt wird, wobei die Überströmung, die durch den Kanal 134 aus dem Hohlraum 86 austritt, in den Gewindebe-

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reich oder den ersten geschlossenen Zweig eingeführt wird. Die Strömung in einer einfachen Schleife ist durch die Pfeile im Kanal 104, in den Zweigkanälen 106 und 108, den Hohlräumen 46 und 80, und in den Kanälen 116, 120, 118, 122 und 124, dem Hohlraum 5¹J-J dem Kanal 128, dem Hohlraum 86, der Öleinspritzleitung 132 und dem Loch 98 für die Öleinspritzung und zur Einspritzöffnung 96 führend gezeigt. Die Pfeile geben auch das Entweichen bzw. den Durchfluß von Schmiermittel durch die Wälzlagerpackungsanordnungen an, wobei der Ölschleier die Saugseite bzw. Niederdruckseite der Maschine an der Zwischenfläche zwischen den Saugenden oder Eingangsenden 28b, 30b der Drehkolben 28, 30 und der Fläche 18a des eingangsseitigen Lagergehäuses 18 sucht. Im Gegensatz zu Anordnungen, die viele getrennte Zufuhrstellen in einem Ölschmiersystem umfassen, gibt es erfindungsgemäß keine kleinen Öffnungen, die sich zusetzen können, da alle Einengungsbereiche mit engem Spielraum eine Oberfläche haben, die gegenüber der anderen drehbar ist. Auf diese Weise sind die stromaufwärts angeordneten Kapillare in neuartiger Weise selbstreinigend.

Es ist ersichtlich, daß der stromaufwärts vorgesehene Haarspalt oder Ringraum ebenso wie der stromabwärts vorgesehene Haarrohrbereich richtig ausgewählt werden muß. Es ist möglich, daß die stromaufwärtsliegenden Haarspalte 112, 114 in der Fläche verkleinert werden müssen, um die bestmögliche Teillastleistung ohne unzulässigen Druck am Eingangsende der Maschine zu erzielen. Da mit dem erfindungsgemäßen System die zum Schmieren benötigte Ölmenge minimal ist, ist auch das vom 01 mitgerissene Kühlmittel minimal,und es ist gewährleistet, daß die die Drehkolben stützenden Lager ganz von einem Ölschleier geschmiert werden, während Öl in flüssiger Form die Lagerbereiche nicht erreichen kann, und zwar unabhängig vom Bereich der Bedingungen, unter denen die Maschine arbeitet, d.h. zwischen Vollast und Nullast.

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Claims

Schraubenverdichter Patentansprüche

Schraubenverdichter mit einem abgedichteten Verdichtergehäuse, welches ein Zentralgehäuse, das sich schneidende, parallele zylindrische Bohrungen begrenzt, sowie ein eingangsseitiges und ein ausgangsseitiges Lagergehäuse umfaßt, miteinander kämmenden Drehkolben, die in entsprechenden Bohrungen um ihre Achsen drehbar gelagert sind, von den Drehkolben getragenen Wellen, abgedichteten Lagerhohlräumen innerhalb der eingangs- und ausgangsseitigen Lagergehäuse des Verdichtergehäuses und um die Wellen an entgegengesetzten Enden der Drehkolben, Wälzlagern^ die in den Hohlräumen angeordnet sind und die Wellen drehbar in denselben abstützen, wobei die miteinander kämmenden Drehkolben und die 2yiinderbohrungen eine Verdichterarbeitskammer begrenzen,, die von geschlossenen Gewinden der miteinander kämmenden Drehkolben bestimmt ist, einer Niederdruck-Saugöffnung, die zu einer Seite der in gegenseitigem Eingriff stehenden Drehkolben geöffnet ist, und einer Hochdruck-Abgabeöffnungj, die zu den in gegenseitigem Eingriff stehenden Drehkolben an der entgegengesetzten Seite geöffnet ist, einem Einspritzkanal," der von dem Gehäuse getragen ist und eine Einspritzöffnung bildet, die unmittelbar in das erste geschlossene Gewinde, von der Saugöffnung ,geöffnet ist und das Einspritzen von Fluid in die miteinander kämmenden Drehkolben zum Abdichten und zum Schmieren ermöglicht,

dadurch gekennzeichnet „ daß in dem Kompressorgehäuse (12) eine Ölkanaleinrichtung ausgebildet ist, die unter Druck stehendes Schmieröl enthält und in Fluidverbindung steht mit den abgedichteten Lagerhohlräumen des eingangssei tigen Lagergehäuses (16) und von den Hohlräumen im eingangsseitigen Lagergehäuse zu der Einspritzöffnung (96) führt, eine stromaufwärts angeordnete Kapillareinrichtung

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(112, 114), innerhalb der Ölkanaleinrichtung stromaufwärts von den abgedichteten Lagerhohlräumen im eingangsseitigen Lagergehäuse, die eine Druckminderung in der Ölkanaleinrichtung und eine Änderung des Schmieröls in einen Ölschleier zur wirksamen Schmierung der Wälzlager bewirkt, die von den abgedichteten Lagerhohlräumen gebildet sind, und durch eine stromabwärts angeordnete Kapillareinrichtung (130), die in der Ölkanaleinrichtung zwischen den abgedichteten Lagerhohlräumen des eingangsseitigen Lagergehäuses (16) und der Einspritzöffnung (96) vorgesehen ist und einen Druckunterschied über die Wälzlager (64, 84) zur Saugöffnung (32) des Verdichters selbst unter Bedingungen gewährleistet, bei denen die Öleinspritzöffnung während des Entleerens des Verdichters direkt zur Saugöffnung geöffnet ist.

2. Schraubenverdichter nach Anspruch I₁

dadurch gekennzeichnet , daß die Ölkanaleinrichtung Ölkanäle aufweist, die anfangs zu den abgedichteten Lagerhohlräumen innerhalb des ausgangsseitigen Lagergehäuses (16), von den abgedichteten Lagerhohlräumen innerhalb des ausgangsseitigen Lagergehäuses zu den abgedichteten Lagerhohlräumen innerhalb des eingangsseitigen Lagergehäuses (18) und von den abgedichteten Lagerhohlräumen innerhalb des eingangsseitigen Lagergehäuses zu der Einspritzöffnung (96) führen und eine einfache Schmierschleife bilden, und daß die stromaufwärts angeordnete Kapillareinrichtung (112, 114) innerhalb des Ölkanals stromaufwärts der abgedichteten Lagerhohlräume innerhalb des ausgangsseitigen Lagergehäuses (16) angeordnet ist.

3. Schraubenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Wellen (36, 38) für die Drehkolben (28, 30) innerhalb des ausgangsseitigen Lagergehäuses (16) durch Bohrungen im ausgangsseitigen Lagergehäuse axial innerhalb der Wälzlager hindurchragen, die die Drehkolbenwellen innerhalb des ausgangsseitigen Lagerge-

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häuses abstützen, und daß sie dünne, ringförmige Spalte als selbstreinigende Haarspalte (112, 114) bilden und die stromaufwärts angeordnete Kapillareinrichtung aufweisen.

k. Schraubenverdichter nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Bohrungen im ausgangsseitigen Lagergehäuse (16), die die Wellen (36, 38) aufnehmen, stromaufwärts der Wälzlager innerhalb der Hohlräume des ausgangsseitigen Lagergehäuses jeweils ferner eine Ringnut (100, 102) aufweisen, und daß die Ölkanaleinrichtung einen einzigen Ölkanal aufweist, der sich insgesamt radial nach innen vom Umfang des ausgangsseitigen Lagergehäuses (16) erstreckt und an einer Stelle zwischen den Bohrungen im ausgangsseitigen Lagergehäuse endet, sowie Zweigkanäle (106, 108), die an einem Ende in den einzigen Kanal münden und an ihren entgegengesetzten Enden in die jeweiligen Ringnuten (100, 102), welche als Ölzufuhrsammelleitung zu den ringförmigen Haarspalten dienen, die selbstreinigende Kapillare stromaufwärts der Wälzlager innerhalb des ausgangsseitigen Lagergehäuses (16) bestimmen.

5. Schraubenverdichter nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Bohrungen im ausgangsseitigen Lagergehäuse (16), die die Wellen (36, 38) aufnehmen, stromaufwärts der Wälzlager innerhalb der Hohlräume des ausgangsseitigen Lagergehäuses jeweils ferner eine Ringnut (100, 102) aufweisen, und daß die Ölkanaleinrichtung einen einzigen Ölkanal aufweist, der sich insgesamt radial nach innen vom Umfang des ausgangsseitigen Lagergehäuses (16) erstreckt und an einer Stelle zwischen den Bohrungen im ausgangsseitigen Lagergehäuse endet, welche entsprechende Drehkolbenwellen aufnehmen, sowie Zweigkanäle (106, 108), die an einem Ende in den einzigen Kanal münden und an ihren entgegengesetzten Enden in die jeweiligen Ringnuten (100, 102), welche als Ölzufuhrsammelleitung zu den

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ringförmigen Haarspalten dienen, die selbstreinigende Kapillare stromaufwärts der Wälzlager innerhalb des ausgangsseitigen Lagergehäuses (16) bestimmen.

6. Schraubenverdichter nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Ölkanaleinrichtung, die die abgedichteten Lagerhohlräume innerhalb des eingangsseItigen Lagergehäuses (18) mit der Einspritzöffnung (96) in Fluidverbindung setzt, ein Rohr aufweist, und daß die stromabwärts angeordnete Kapillareinrichtung einen Abschnitt dieses Rohres von eingeengtem Durchmesser aufweist, der einen Kapillardurchlaß von kleinem Durchmesser zwischen den abgedichteten Lagerhohlräumen im eingangsseitigen Lagergehäuse (18) und der Einspritzöffnung (96) bildet.