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Dokumentenidentifikation DE10056168C2 18.06.2003
Titel Rotor für einen Roots- oder Schraubenkompressor
Anmelder Aerzener Maschinenfabrik GmbH, 31855 Aerzen, DE
Erfinder Seidel, Günter, Dipl.-Ing., 31789 Hameln, DE;
Gabriel, Gerhard, 31855 Aerzen, DE
Vertreter HOFFMANN · EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 13.11.2000
DE-Aktenzeichen 10056168
Offenlegungstag 29.05.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.06.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.06.2003
IPC-Hauptklasse F04C 18/12
IPC-Nebenklasse F04C 18/16   F04C 29/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für einen Roots- oder Schraubenkompressor, mit einer Welle und an dieser befestigten, jeweils als Hohlkörper ausgebildeten Flügeln.

Rotoren für Roots- oder Schraubenkompressoren sind in den verschiedensten Ausführungsformen seit langem bekannt.

Bei kleinen Baugrößen werden die Rotoren meistens aus einem Stück geschmiedet. Größere Rotoren dagegen werden z. B. in sogenannter "gebauter Form" hergestellt. Dabei werden die Flügel in einem Stück als Hohlkörper gegossen und in einem nachfolgenden aufwendigen Montage- und Bearbeitungsvorgang mit Wellenenden komplettiert.

Darüber hinaus sind Rotorausführungen bekannt, bei denen die Wellenenden unmittelbar an den die Flügel bildenden Gusskörper angegossen sind. Derartige Konstruktionen eignen sich jedoch aus Festigkeitsgründen nur für bestimmte Leistungen.

Auch ist es bekannt, einen Drehkolbenverdichter mit gegossenen Flügeln und Achsschenkeln auszuführen, die nachträglich auf einer Stahlwelle montiert werden (DE-GM 15 16 733). Ferner sind Konstruktionen bekannt, bei denen ein Rotor oder dergleichen aus scheibenartigen Einzelteilen zusammengesetzt wird, beispielsweise aus der DE-PS 693 372, der DE-PS 914 886 oder der EP 0 546 281 A1. Weiterhin wurden auch noch Rotoren oder dergleichen vorgeschlagen, die beispielsweise Blechkonstruktionen (DE-PS 696 509), Glasfaserkonstruktionen (DE 24 09 554 A1) oder Sintermetallkonstruktionen (WO 91/17012 A1) aufweisen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neuartige Rotorkonstruktion für Roots- und Schraubenkompressoren zu schaffen, die sowohl kostengünstig herstellbar als auch für möglichst viele Einsatzgebiete und Leistungsbereiche einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Rotor der eingangs geschilderten Gattung dadurch erreicht, dass die Welle eine Vollwelle ist, dass die Vollwelle durchgehend und einstückig mit den Flügeln als Gussteil hergestellt ist, und die Flügelwandung jeweils mit auf ihrer Innenseite angeordneten und einstückig mit der Wandung verbundenen Rippen verstärkt ist.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, über eine durchgehende Welle mit einstückig angegossenen, rippenverstärkten Flügeln ein statisch hoch belastbares System zu schaffen, das relativ einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Die einfache und kostengünstige Herstellbarkeit resultiert im Wesentlichen daraus, dass durch die einstückige Ausführung die bei Rotoren der sogenannten "gebauten Form" notwendige mechanische Bearbeitung im Bereich der Trennfugen zwischen Welle und Flügeln sowie der Montageaufwand für die Einbringung von formschlüssigen Verbindungselementen, wie Passfedern, Tangentkeilen und dergleichen, entfällt.

Durch das Konzept der durchgehenden Welle in Verbindung mit den als Hohlkörper ausgebildeten, rippenverstärkten Flügeln werden Materialspannungen im Übergang zwischen Welle und Rotor verringert bis vollständig vermieden. Diese Verringerung wirkt sich positiv bei einem Betrieb im üblichen Drehzahlbereich aus. Sie ermöglicht darüber hinaus aber eine Anhebung des Drehzahl- und Kräfteniveaus beim Betrieb. Mit einer Erhöhung des Drehzahlniveaus wiederum sind höhere Volumenströme und somit weitere Kostenreduzierungen im Betrieb möglich.

Zweckmäßig ist es dabei, die an der Innenseite der Flügelwandung angeordneten Rippen bis an die Wellenaußenfläche heranzuführen und mit der Welle ebenfalls einstückig auszubilden.

Grundsätzlich können die Rippen den jeweiligen statischen Notwendigkeiten entsprechend in verschiedenster Weise ausgebildet sein. Zweckmäßig ist es jedoch, wenn jede Rippe eine zentrale Durchgangsöffnung aufweist, die mit der Durchgangsöffnung der jeweils benachbarten Rippe im Wesentlichen fluchtet.

Im Falle der Anordnung einer zentralen Durchgangsöffnung ist es vorteilhaft, die Rippen "torbogenartig" auszubilden.

Grundsätzlich kann der Querschnitt der Rippen in jeder beliebigen Weise gestaltet sein. Insbesondere bei einer torbogenartigen Ausbildung der Rippen ist es zweckmäßig, deren Querschnitt im Wesentlichen dreieckig zu gestalten.

Für die Kernhalterung bei der Herstellung und zur Vereinfachung der nach dem Gießvorgang erforderlichen Reinigungsarbeiten ist es zweckmäßig, den Innenraum der Flügel zugänglich auszubilden. Hierzu ist es vorteilhaft, zumindest eine Öffnung im Bereich der Stirnseite jedes Flügels vorzusehen.

Diese erfindungsgemäße Rotorkonstruktion eignet sich grundsätzlich für jede Flügelanzahl. Besonders geeignet ist sie jedoch für Rotoren mit drei Flügeln.

Im Folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt in einer Stirnansicht einen erfindungsgemäßen Rotor mit drei Flügeln,

Fig. 2 zeigt den Rotor gemäß Fig. 1 in einem radial und senkrecht zur Rotorachse verlaufenden Querschnitt,

Fig. 3 zeigt den Rotor gemäß den Fig. 1 und 2 in einem axial verlaufenden Querschnitt entlang der Ebene A-B der Fig. 1, und

Fig. 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen axial verlaufenden Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Rotor gemäß Fig. 1 in der Ebene B-C.

Insbesondere aus den Schnittdarstellungen der Fig. 3 und 4 ist das erfindungsgemäße Konzept am Beispiel eines dreiflügeligen, gewundenen Rotors gut zu erkennen. So besitzt der Rotor eine durchgehende Welle 1, die einstückig mit den Flügeln 2 als Gussteil hergestellt ist.

Die als Hohlkörper ausgebildeten Flügel 2 sind jeweils mit auf ihrer Innenseite angeordneten Rippen 3 ausgestattet, die - wie insbesondere den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist - im vorliegenden Ausführungsbeispiel "torbogenartig" gestaltet sind. Die Rippen 2 sind ebenfalls einstückig mit der Wandung der Flügel 2 verbunden.

Wie Fig. 3 zeigt, weisen die Rippen 2 einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf und sind bis an die Außenfläche der Welle 1 herangeführt und mit der Welle 1 ebenfalls einstückig verbunden.

Im Bereich der Stirnseite ist jeder Flügel 2 mit einer Öffnung 4 ausgestattet, die in der vorliegenden Ausführungsform kreisförmig gestaltet ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Rotor für einen Roots- oder Schraubenkompressor, mit einer Welle (1) und an dieser befestigten, jeweils als Hohlkörper ausgebildeten Flügeln (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) eine Vollwelle ist, dass die Vollwelle durchgehend und einstückig mit den Flügeln (2) als Gussteil hergestellt ist, und die Flügelwandung jeweils mit auf ihrer Innenseite angeordneten und einstückig mit der Wandung verbundenen Rippen (3) verstärkt ist.
  2. 2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (3) bis an die Wellenaußenfläche herangeführt und mit der Welle (1) einstückig ausgebildet sind.
  3. 3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rippe (3) eine zentrale Durchgangsöffnung aufweist, die mit der Durchgangsöffnung der jeweils benachbarten Rippe (3) im Wesentlichen fluchtet.
  4. 4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (3) torbogenartig ausgebildet sind.
  5. 5. Rotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (3) einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweisen.
  6. 6. Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Flügel (2) über zumindest eine Öffnung (4) im Bereich der Stirnseite des jeweiligen Flügels zugänglich ist.
  7. 7. Rotor nach einem oder mehreren vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor drei Flügel (2) aufweist.






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