DE3233680A1

DE3233680A1 - Maschine

Info

Publication number: DE3233680A1
Application number: DE19823233680
Authority: DE
Inventors: Arthur Lee 54601 La Crosse Wis. Butterworth; Robert Eugene 54632 Genoa Wis. Utter
Original assignee: Trane Co
Current assignee: Trane Co
Priority date: 1981-09-08
Filing date: 1982-09-08
Publication date: 1983-03-17
Also published as: US4403927A; CA1180666A; JPS5854299A; GB2105794B; FR2512506B1; DE3233680C2; JPH026399B2; GB2105794A; FR2512506A1

Description

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- 5 "Maschine"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine, insbesondere nach dem Schneckenprinzip arbeitende Pumpe, mit einer vertikalen Welle, einer Ölpumpe am unteren Ende der Welle, die sich in einem Ölbad befindet, einem Durchgang in der Welle, durch den Öl von der Pumpe zum oberen Ende der Welle strömen kann, und einem Schwinghebel am oberen Ende der Welle, der von der Welle gedreht wird.

Eine Maschine dieser Art ist durch die US-PS 4 065 279 bekannt geworden. Bei dieser Maschine ist eine Schmierung der Lager beim Anlauf der Maschine nicht gewährleistet, da das Öl vom Ölbad zunächst hochgepumpt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Maschine derart auszubilden, daß auch zu Beginn des Anlaufs der Maschine die Lager einwandfrei geschmiert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich dem Schwinghebel benachbart an der Welle ein sich insbesondere mit diesem mitdrehender Ölsammler befindet, in den das Öl während des Betriebes aus dem Durchgang strömt, in dem eine kleine Ölmenge bei Stillstand der Maschine verbleibt und aus dem dieses Öl oder ein Teil davon beim Anfahren der Maschine in die Lager strömt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, einer Maschine gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Lagereinheit;

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Fig. 3 eine Draufsicht dazu;
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Schwinghebels;

Fig. 5 eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform der Lagereinheit und

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 5.

Fig. 1 zeigt einen Schnecken- bzw. Spiralenkompressor zum Transport von Kühlmittel. Dieser ist mit 10 bezeichnet. Er besitzt eine Wand 11, eine Eingangsöffnung 12 und eine Ausgangsöffnung 13. Ein Elektromotor 14 sorgt für den Antrieb. Er wird durch Gas gekühlt, das durch die Leitung 12 in den Kompressor 10 einströmt.

Der Rotor des Elektromotors 14 ist mit einer Antriebswelle

15 verbunden, die vertikal nach oben ragt. Ein Lagerkörper

16 hält das obere Ende der Welle 15, und zwar in axialer und radialer Richtung, wobei im einzelnen vorgesehen sind ein Rollenlager 17 und ein darunter befindliches Kugellager 18.

Die Drehungen der Welle 15 werden mittels eines Schwinghebels 19 auf eine Kreisplatte 20 der Schnecke übertragen. Die Ausgestaltung der Kreisplatte im einzelnen und das ihr zugeordnete stationäre Element der Schnecke sind nicht dargestellt, s. dazu im einzelnen die US-PS 4 065 279. Die Schnecke komprimiert, expandiert oder pumpt, und zwar dadurch, daß Flüssigkeitstaschen gebildet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Schneckenplatte 20 gezwungen, in einem festen Winkelverhältnis zu dem stationären Schneckenelement sich zu drehen, dies unter Verwendung einer Oldham-Kupplung 21 (s. die Fig. 2, 3 und 5). Ein Antriebsstift 22 erstreckt sich von der Unterseite der Platte 20 nach unten in den Schwinghebel 19» der seiner-

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seits von einem Stift 23 angetrieben wird (s. die Fig. 3,5 und 6;, der an der Antriebswelle 15 sitzt. Der Stift 23 erstreckt sich nach oben von dem oberen Ende der Antriebswelle 15. Er sitzt exzentrisch zu der Längsachse der Welle 15. Da der Stift 22 ebenfalls exzentrisch zu der Längsachse der Antriebswelle 15 angeordnet ist, erfolgt bei Rotation der Antriebswelle 15 eine Rotation des Stiftes 22 derart, daß sein Zentrum einen Kreis um die Längsachse der Welle 15 beschreibt.

Die Axialkraft, die auf die Platte 20 wirkt, wird mittels eines Axialdrucklagers 24 aufgefangen. Wie sich aus den Fig. 3 und 5 ergibt, besitzt das Lager 24 ein Muster von radialen Eingravierungen auf der Oberseite, um auf diese Weise eine einwandfreie Verteilung des Schmiermittels längs der Gleitflächen zu erhalten. Um eine größere Abnutzung und Reibungsverluste zu vermeiden, ist ein gewisser Ölstrom zu diesen Flächen erforderlich. Ebenso muß ein geeigneter Strom an Schmiermittel zu dem Lager 25a für den Schwinghebel im ersten Ausflihrungsbeispiel und dem Lager 25b für den Schwinghebel im zweiten Ausführungsbeispiel strömen, so daß auch in diesen Lagern eine Abnutzung und allzu große Reibung gegenüber dem Stift 22 vermieden wird. Das Schmiermittelöl wird durch Organe auf diese Lager verteilt, die im folgenden beschrieben werden.

Im unteren Teil der Wandung 11 befindet sich ein Ölreservoir 30, in das eine Ölpumpe 31 eintaucht. Diese sitzt am unteren Ende der Welle 15 und wird zusammen mit dieser angetrieben. Die Zentrifugalkraft, die die Ölpumpe 13 entwickelt, verursacht, daß Öl in einer Ölleitung 32 im Innern der Welle hochsteigt. Das Öl fließt aus einer Leitung 33 heraus, die in dem oberen Ende sitzt. Selbstverständlich kann das Ende der Welle 15 derart ausgebildet sein, daß es die Leitung 33 bildet, so daß eine gesonderte Leitung 33 überflüssig ist. Der relativ große Durchmesser der Bohrung 32 und der große

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Wirkungsgrad der Zentrifugalpumpe 31 bewirken zusammen einen großen Volumenstrom an Öl durch die Leitungen 32 und 33. .

Das Öl, welches die Leitung 33 verläßt, wird in einem Sammler 34 gesammelt, der am unteren Ende des Schwinghebels 19 sitzt und mittels Bolzen 35 od.dgl. gehalten wird. Die Dimensionen des Sammlers 34 sind solcher Art, daß dieser einen geringen Abstand von dem oberen Ende der Welle 15 hält, da er sich zusammen mit dem Schwinghebel 19 dreht. Eine Wand 36 erstreckt sich von der oberen Wand des Sammlers 34 nach oben zum Boden des Lagers 25a des Schwinghebels 19. Der Sammler 34 ist kreisförmig ausgebildet, hat eine Öffnung mit einem nach oben gerichteten Flansch 37, welcher die Leitung 33 umgibt, wobei dieser Flansch exzentrisch zum Zentrum des Sammlers 34 liegt. Der innere Durchmesser des Flansches 37 ist etwas größer als der Außendurchmesser der Leitung 33 derart, daß der Sammler 34 frei um die Leitung 33 rotieren kann.

V/ie sich aus den Fig. 2 und 3 ergibt, wird das Öl, welches die Leitung 33 verläßt, durch Zentrifugalkraft von der Längsachse der Antriebswelle 15 fortgeschleudert. Die Wand 36 ist demgemäß an dem lappenartigen Teil des Sammlers 34 unmittelbar unter dem Lager 25a angeordnet, und zwar so weit wie möglich von der Achse der Antriebswelle 15» so daß sie einen Teil des von der Leitung 33 kommenden Öls auffängt. Die Wand 36 ist also nach oben gerichtet und ragt in das offene Ende der Lager 25a hinein. Das obere Ende der Wand 36 ist in Kontakt mit der abragenden Lippe des äußeren Kranzes des Lagers 25a, der die Rollen aufweist, so daß das öl einwandfrei zwischen die rollenden Elemente verteilt wird. Solches Öl, welches nicht von der Wand 36 aufgefangen wird, fließt an ihr vorbei und sammelt sich auf dem lappenförmigen Teil des Sammlers 34, und zwar so weit wie möglich von der Achse der Welle 15 entfernt. Von dort fließt es durch eine Leitung 38o.in den Schwinghebel 19,die eine Neigung zur Längsachse besitzt.Das untere End

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der Leitung 38a befindet sich unmittelbar oberhalb des Sammlers 34, wo das Öl gesammelt wird (siehe Fig. 2). Das obere Ende befindet sich unmittelbar neben dem Lager 24.

Die Länge der gebogenen Wand 36 bestimmt das Verhältnis des Öls, das in das Lager 25a gelangt₍ zu der Menge, welche sich hinter der Wand 36 sammelt und durch den Kanal 38a zum Lager 24 strömt. Ist die Wand 36 langer, so wird mehr Öl zu dem Lager 25a geleitet, ist die Wand kürzer, dann erfolgt eine stärkere Schmierung des Lagers 24. Wenn zuviel Öl in das Lager 25a fließt, bewirkt die Viskosität eine Reduktion des Wirkungsgrades des Kompressors 10. Es ist deshalb wichtig, daß die Wand 36 gerade noch eine ausreichende Schmierung des Lagers 25a bewirkt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser sind Mittel vorgesehen, die Öl zu einem Achslager 25b leiten. In der Wand des Schwinghebels 19 befindet sich ein Durchgang 38b, und zwar unmittelbar neben der äußeren Fläche des Lagers 25b }n einem Punkt, der im wesentlichen dem Stift 23 benachbart ist. Der Durchgang 38b verläuft im wesentlichen vertikal und ist insofern parallel zur Längsachse der Antriebswelle 15. Eine Jm wesentlichen vertikale Nut 40 befindet sich in der inneren Wand des Lagers 25b, und zwar an einem Punkt, der radial näher an der Längsachse der Rotation der Welle 15 ist als der Punkt, wo der Durchgang 38b durch den Schwinghebel 19 mit dem Sammler 34 in Verbindung steht. Wie bereits weiter oben ausgeführt ist, tritt das Öl aus dem Rohr 33 aus und fließt radial nach außen aufgrund der Zentrifugalkraft. Aufgrund der exzentrischen Anordnung des Mittelpunktes des Sammlers 34 relativ zu der Rotationsachse hat das öl die Tendenz, auf dem lappenförmigen Teil sich zu sammeln und vorzugsweise in die Nut 40 und andererseits in die Bohrung 38frzu strömen.

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Es erhält also das Lager 25b und das Lager 24 eine ausreichende Schmierung. Letzteres dadurch, daß Öl durch die Leitung 38b strömt, am Kopf des Schwinghebels 19 austritt und dann nach außen zu dem Lager 24 geschleudert wird.

In beiden Ausführungsformen ist der Durchgang 38 am oberen Ende des Schwinghebels 19 in der Nähe des Stiftes 23 offen. Labortests haben gezeigt, daß Öl, welches den Durchgang 38 verläßt, zu der Gleitfläche am Boden der Kreisplatte 20 gesprüht wird, wenn diese Fläche radial nach innen bewegt wird, so daß sich auf der Gleitfläche ein Film ausbildet und die Teile entsprechend gut geschmiert werden. Wenn das versprühte Öl die Kreisplatte erreicht,wenn sie sich radial nach außen bewegt, wird sie nicht von Öl besprüht₍ und die Schmierung ist insofern unzureichend. Das hat erhöhte Reibung und Abnutzung zur Folge. Die Verhältnisse zwischen dem öl, welches herausgeschleudert wird, und der Lage der Kreisscheibe bleiben konstant während einer vollen Umdrehung des Schwinghebels 19, da der öldurchgang 38 mit der gleichen Frequenz rotiert wie die Platte 20.

Die erfindungsgemässe Ausbildung ist so geschaffen, daß das Axialdrucklager 24 und das Lager 25 einwandfrei geschmiert werden, nachdem die Maschine eine gewisse Weile in Ruhe war und dann erneut in Gang kommt. In dem ölsammler 34 ist Öl zurückgeblieben, nachdem die Welle 15 angehalten hat. Das steht sofort zur Verfügung, wenn die Welle 15 erneut zu rotieren beginnt.

Der Lagerkörper 16 dient dazu, überschüssiges Öl, welches zu dem Axialdrucklager 24 geschleudert worden ist, zu sammeln, derart, daß es in das Reservoir 30 zurückströmen kann. Dabei durchströmt es das obere Wellenlager 17 wie auch das untere Kugellager 18. Es erfolgt auf diese Weise auch

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eine einwandfreie Schmierung dieser Lager. Da nie RoLlenlager sind, benötigen sie nicht so viel Schmiermittel, wie Gleitlager. Ein Teil des überschüssigen Öls fließt durch Öffnungen (nicht dargestellt) im Lagerkörper 16 direkt nach unten in das Reservoir 30. Diese Kanäle befinden sich in der Außenwand des Lagerkörpers 16. Das Öl, welches das Axialdrucklager 24 geschmiert hat und radial nach außen geströmt ist, kehrt ebenfalls zum Reservoir 30 auf der Außenseite des Lagerträgers 16 zurück.

Im Falle des Ausführungsbeispiels der Fig. 1-4 ist der Öldurchgang 38a im Schwinghebel 19 derart angeordnet, daß er von einem Punkt oberhalb des ÖlSammlers 34 zu einem Punkt in der Nähe des Lagerstiftes 23 läuft. Dieser radial sich erstreckende Durchgang 38 könnte auch durch eine externe Röhre ersetzt sein, die das Öl zu dem Axialdrucklager 24 leitet, und zwar zu einem Punkt, wo dieses einwandfrei geschmiert wird. Auch kann das Axialdrucklager 24 durch ein Kugellager ersetzt sein, so daß es nicht notwendig ist, den Ölstrom zu einem besonderen Teil der Kreisplatte zu leiten. Ein solches Kugellager hätte dann zweckmässigerweise einen relativ offenen Käfig und wäre nicht beeinflußt durch die Phasenlage des Axialdrucklagers 24 gegenüber der Unterseite der Kreisplatte 20.

Claims

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PATENTANWÄLTE

i-uropcan Patent \HorncY".

KURFURStENDAMM 66

1 BERLIN H.

Telefon 030>8 83 50 71 11

Telegramme Consider d (mn H im I ■

755/19.106 DE

8. September 1982

Anmeldung

der Firma
The Trane Company
La Crosse, Wisconsin 54601 / V.St.A.

Ansprüche :

(ly Maschine, insbesondere nach dem Schneckenprinzip arbeitende Pumpe, mit einer vertikalen Welle, einer Ölpumpe am unteren Ende derjtfelie, die sich in einem Ölbad befindet, einem Durchgang in der Welle, durch den Öl von der Pumpe zum oberen Ende der Welle strömen kann, und einem Schwinghebel am oberen Ende der Welle, der von der Welle gedreht wird, dadurch gekennzeichnet , daß sich dem Schwinghebel (19) benachbart an der Welle (15) ein sich insbesondere mit diesem mitdrehender Ölsammler (34) befindet, in den das Öl während des Betriebes aus dem Durchgang (32) strömt, in dem eine kleine Ölmenge bei Stillstand der Maschine verbleibt und aus dem dieses Öl oder ein Teil davon beim Anfahren der Maschine in die Lager (24,25a,25b) strömt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (36,38a,38b,40) vorgesehen sind, die das vom Ölsammler (34) weiterstromende Öl in einem adäquaten Verhältnis auf die Lager (24,25a,25b) verteilen.

Poslsrhuckkunir. Berlin West Konto 1743 84 100 Berliner B.irik ACi Konto 01 10921 900

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3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einer Leitung (38a) oder mehreren gebildet werden, die mit dem Sammler (34) zusammenwirkt (wirken).

4. Maschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Leitung(en) die Lager außerhalb des Schwinghebels (19) mit öl versorgt (versorgen).

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Leitung(en) (39a) in dem Schwinghebel (19) befindet (en).

6. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Ölsammler (34) unterhalb des Schwinghebels (19) befindet.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß der Ölsammler (34) an dem Schwinghebel (19) befestigt ist.

8. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitung(en) (38a) radial schräg von innen unten nach außen oben verlaufen, so daß das Öl während des Betriebes herausgeschleudert wird und vorzugsweise zu einem Axialdrucklager (24) gelangt.

9. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet , daß sich in dem Ölsammler (34) unter einem Schwinghebellager (25a,25b) ein vorzugsweise um die Welle (15) gebogenes Wandstück (36) befindet, das einen Teil des radial nach außen geschleuderten Öls nach oben in das Schwinghebellager (25a,25b) leitet.

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10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß das Wandstück (36) von dem Boden des ölsammlers nach oben ragt.

11. Maschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Öl anschliessend aus dem Schwinghebellager (25a,25b) nach unten fließt und dann auf dem Ölsammler (34) nach außen und ganz oder teilweise in die Leitung(en) (38a) fließt.

12. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 9-11» dadurch gekennzeichnet , daß die Länge und/oder Breite des Wandstückes (36) das Verhältnis der beiden Ölströme bestimmt.

13· Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet , daß bei Vorhiindensein eines Gleitlagers als Schwinghebellager sich eine vorzugsweise vertikale Nut (40) in der Gleitfläche des Schwinghebellagers befindet, die in Flüssigkeitsverbindung mit dem Sammler (34) steht und deren Eingang in radialer Richtung weiter von der Rotationsachse der Welle (15) entfernt ist als der Eingang der Leitung (en) (38b) in dem Schwinghebel (19), derart, daß aus einer Ölansammlung Öl mehr in die Nut (40) als in die Leitung(en) (38b) strömt.

14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß oben aus dem Lager Öl austritt und radial zu dem Axialdrucklager (24) geschleudert wird.

15. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölsammler (34) kreisförmig um ein Zentrum verläuft, das gegenüber der Längsachse der Welle (15) versetzt ist, daß dieses Zentrum zugleich Zentrum einer Öffnung im Ölsammler (34) Ist, die etwas größer

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als die Welle (15) ist, daß die Öffnung von einem Rand umlaufen wird, der die Welle (15) berührt bzw. mit Spiel die Welle umläuft.

16. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-15» dadurch gekennzeichnet, daß der Ölsammler (34) mittels Bolzen od.dgl. an dem Schwinghebel (19) befestigt ist.

17. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet , daß zwecks einwandfreier Schmierung der Lager das Öl durch eine große Bohrung (32) in der Welle (15) hoch und außerhalb der Welle (15) zurück fließt.

18. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 17» dadurch gekennzeichnet , daß die Lager von parallel geschalteten Ölströmen und/oder in Reihe geschalteten ölströmen durchflossen werden.

19. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet , daß die Ölmenge im ölsammler (34) bei Stillstand der Maschine und die Leitungen (32) für das Öl vom Reservoir (30) bis zu den Lagern insbesondere deren Durchmesser solcher Art sind, daß eine ausreichende Schmierung der Lager gewährleistet ist.

20. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-19, dadurch gekennzeichnet , daß der Eingang des schrägen Kanals (38a) hinter der Wand (36) liegt.

21. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager des Schwinghebels Rollenlager und/oder Gleitlager sind.

22. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-21, dadurch gekennzeichnet , daß die Platte (20) der Schnecke über ein Gleitlager (24) gelagert ist.