IIydrauliseher Rotationskompressor. Die Erfindung betrifft einen hydrau lischen Rotationskompressor, bei welchem ein zur Drehachse einer umlaufenden Flüssigkeit exzentrisch gelagerter Rotor derart mit der Flüssigkeit umläuft, dass zwischen dem Ro tor und dem Flüssigkeitsspiegel mindestens ein sichelförmiger Arbeitsraum entsteht, der durch die radiale Steigung der schrauben förmigen Rotorwandung im Verlauf der Dre hung des Kompressors exzentrisch verdrängt wird und besteht darin, dass die Rotorwan- dung abgestuft ist.
Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 ist ein Achsialschnitt durch einen Kompressor nach der Erfindung; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie I-1 der Fig. 1; Fig. 3 zeigt schematisch das Getriebe des Kompressors; Fig. 4 ist eine Variante; Fig. 5 ist die Ansicht einer Variante des Rotors. Nach Fig. 1 ist der die Flüssigkeit 1 ent haltende Zylinder 2' mit den Seitenscheiben 3 und 4 versehen.
Die Hohlwellen der beiden Seitenscheiben 3 und 4 sind in den Lagern 5, 6, 7 und 8 um die Achse 9 drehbar gela gert. Um den Betrag E in bezug auf die Achse 9 exzentrisch verschoben sind die Rotorwellen 10 und 2'1 in den Lagern 11, 12, 13 und 14 gelagert. Auf der Welle 10 ist der Rotor 15 angeordnet, dessen äussere Wan dung mit einer schraubenförmigen Furche versehen ist, die sowohl in achsialer, als auch in radialer Richtung eine Steigung besitzt. Diese Furche wird ,durch die eigentliche Man telfläche 16 des Rotors und durch seitliche Rippen 17 gebildet.
Auf der rechten Seite des Rotors und durch Bolzen 18 kraftschlüs sig mit ihm verbunden befindet sich die Ent lastungsscheibe 19. Auf dieser ist die mit einer Stopfbüchse 20 versehene Hohlwelle 21 angeordnet.
Während des Betriebes befinden sieh der Rotor, der Zylinder und die Flüssigkeit in gleichmässiger Drehung. Da die Rotorfurche linksgängig ausgebildet ist, muss- sich der Rotor und der Zylinder von links aus ge sehen im Uhrzeigersinn drehen.
Wie Fig. 2, die ebenfalls von links aus gesehen ist, er kennen lässt, bildet sich zwischen dem zylin drischen Flüssigkeitsspiegel 22, dessen Achse mit der Drehachse 9 des Zylinders 2 zusam menfällt, und der Mantelfläche 16 des Rotors ein sichelförmiger Arbeitsraum 28, in wel chem sich das zu fördernde Gas befindet. Da durch, dass der Rotor und der Zylinder in' Richtung der Pfeile 24 und 25 rotiert und die schraubenförmige Furche des Rotors eine linksgängige Steigung rf aufweist,
wird im Verlauf der Drehung des Rotors und des Zylinders der sichelförmige Arbeitsraum 23 immer mehr nach aussen gedrückt, bis das darin eingeschlossene Gas auf der Druckseite des Rotors in den scheibenförmigen Sammel- raum <B>2,6</B> übertritt. In Fig. 1 sind die Arbeits- räume 23 der einzelnen Schraubengänge in verschiedenen Stadien der Verdichtung zu erkennen.
Im Sammelraum 26 stellt sich der Flüssigkeitsspiegel in Abhängigkeit des im Sammelraum herrschenden Druckes ein. Die den Sammelraum 26 auf der Druckseite schliessende Scheibe 19 gleicht dabei den Achsialschub des Rotors in der Hauptsache aus. Das geförderte Gas entweicht durch die Hohlwelle 21 und kann am Druckstutzen 2,7 entnommen werden.
Es ist ohne weiteres klar, dass sich, auch nur bei teilweiser Füllung des Zylinders mit Flüssigkeit, ein Arbeitsraum 23 bilden wird. Sobald dieser sichelförmige Arbeitsraum durch die Berührung des obern Teils der Rotorwandung mit der Flüssigkeit von der Aussenluft abgeschlossen wird, wird er durch die schraubenförmigen Windungen des Ro tors im Verlauf der Drehung des Kompres- sors exzentrisch nach aussen .gedrückt.
Die erzeugte Druckhöhe steigt, wenn die Flüssigkeitsfüllung des Zylinders vergrössert wird. Dadurch wird aber .die Fördermenge kleiner, weil dann der sichelförmige Arbeits raum der ersten (kleinsten) Windung des Rotors, die für die Fördermenge massgebend ist, verkleinert wird. Anderseits wird die Fördermenge des Kompressors grösser, wenn der Flüssigkeitsinhalt des Zylinders ver kleinert wird, weil dann die ersten Arbeits räume 23 grösser sind. In diesem Falle je doch wird .die maximale Druckhöhe des ge förderten Gases kleiner.
Daraus ergibt sich, dass durch grössere oder kleinere Bemessung des Sammelraumes 2,6 die Leistungscharakte- ristik des Kompressors seinem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend zum voraus festgelegt werden kann. Ist nämlich dieser Sammelraum verhältnismässig breit, und wird die im Sammelraum sich befindliche Flüssig keit beim Zunehmen des Gasdruckes nach aussen verdrängt, so wird der Arbeitsraum der kleinsten Rotorwindung verkleinert. Dies hat aber zur Folge,
dass die angesaugte Gas ence e lls abnimmt und infolgedessen m C benfa auch die vom Kompressor verlangte Leistung. Nimmt dagegen der Druck im Sammelraum 26 ab, so füllt er sich mit Flüssigkeit, so da-ss der Flüssigkeitsspiegel zu beiden Seiten des Rotors sich nach aussen verschiebt und die angesaugte Gasmenge infolgedessen wieder zunimmt. Dies ermöglicht eine selbsttätige Regulierung des Kompressors.
Wird nicht der Zylinder, sondern der Rotor durch die Antriebsmaschine des Kom pressors angetrieben, so wird der Zylinder durch die Flüssigkeitsreibung mitgenommen und in Drehung erhalten. Wird jedoch der Zylinder durch den Motor angetrieben, so muss. zwischen dem Rotor und dem Zylinder ein Getriebe eingeschaltet -werden, durch welches die Winkelgeschwindigkeit des Zylinders auf den Rotor und umgekehrt übertragen wird. Zu diesem Zweck eig net sieh wegen seiner Einfachheit das in Fig. 3@ schematisch dargestellte Getriebe.
Auf dem obern Kreis 28, der zum Bei spiel auf der mit der Rotor verbundenen Scheibe 19 konzentrisch angeordnet ist, sind sechs als Rotationskörper ausgebildete Zap fen 29 vorgesehen. Auf dem untern Kreis 3.0, der gleich gross ist wie der Kreis 28 und beispielsweise auf der Seheibe 3 konzen trisch zur Axe 9 angeordnet ist, sind eben falls sechs Zapfen 31 angebracht. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, sind die Zapfen so dimensioniert, dass die beiden Achsen der einzelnen Zapfen jedes Paares um die Exzen trizität E gegeneinander versetzt sind, wenn sie miteinander in Eingriff stehen.
An Stelle von Zapfen lassen sich selbstverständlich auch andere, zum Beispiel hohle Rotations körper verwenden. Um durch Ausführungs ungenauigkeiten auftretende Schwingungen oder Geräusche zu dämpfen, empfiehlt es sich, wenigstens den einen Rotationskörper ,jedes Paares mit. einem gegen Stösse unemp findlichen Material, wie zum Beispiel Gummi oder Rohhaut, zu überziehen. Anstatt durch ein Getriebe kann der Rotor 15 auch durch federnde Organe mit. dem Zylinder gekup pelt sein. Das Wesentliche ist, dass sowohl der Rotor, als auch der Zylinder mit gleich mässiger Winkelgeschwindigkeit rotieren.
Wo grössere Fördermengen verlangt wer. den, empfiehlt es sich, den Rotor nach r'ig. 4 doppelt auszuführen, so dass er beidseitig saugen und jede Rotorhälfte in entgegen gesetzter Richtung wie die andere fördern kann.
Ein. weiteres Mittel, um .die Fördermenge zu erhöhen, besteht darin, den Rotor einfach oder doppelt nach Fig. 5 auszubilden, nach welcher die kleinen Windungen des Rotors breiter gehalten sind als die grösseren, so dass also die achsiale Steigung des Rotors verän derlich wird.
Die Verdichtungswärme kann dadurch abgeleitet werden, dass auf der Druckseite beständig oder zeitweise kühle Flüssigkeit eingeführt und auf der Saugseite des Kom- pressors eine entsprechende Menge Flüssig keit wieder entnommen wird. Um den Flüs sigkeitsspiegel im Kompressor zu regeln. können in den Seitenwäuden 3 und 4 oder auch nur auf einer Seite in angemessener Höhe Üffnungen vorgesehen sein, durch wel che der Merschuss an Flüssigkeit abfliessen kann.
Ein anderes Mittel, um den Flüssig keitsspiegel im Zylinder zu beeinflussen, be steht darin, der Drehrichtung der Flüssigkeit entgegengerichtete Fangdüsen, zum Beispiel ein zugeschä.rftes Rohrstück, ruhend anzu- ordnen, so dass beim Steigen des Flüssigkeits spiegels die Flüssigkeit vermöge ihrer kine tischen Energie durch ein an die Fangdüse angeschlossenes Ablaufrohr selbsttätig abge führt werden kann.
Für normale Drücke eignet sich Wasser als Betriebsflüssigkeit. Für sehr hohe Drücke eignet sich am besten eine spezifisch schwere Flüssigkeit, zum Beispiel Quecksilber.
Wenn es sich darum handelt, anstatt neu trale Gase, wie zum Beispiel Luft, Gase zu . fördern, die zum Beispiel mit Wasser in chemische Verbindung treten oder stark ge löst würden, so empfiehlt es sich, chemisch neutrale Flüssigkeiten, die dem betreffenden Gas von Fall zu Fall angepasst sind, zu ver wenden.
Es ist nicht unbedingt nötig, dass die bei den Achsen des Rotors und des Zylinders parallel sind. In besonderen Fällen kann es von Vorteil sein, wenn sich die beiden Ach sen .schneiden oder windschief zueinander an geordnet sind. Wenn es zum Beispiel gilt, die äussern Dimensionen des Kompressors aufs äusserste zu reduzieren, so könnte es von Vorteil sein, die Exzentrizität auf der Druck seite zu verkleinern, was ohne Nachteil mög lich wäre, da der Zentriwinkel x (Fix.
2) des sichelförmigen Arbeitsraumes der grösseren Windungen wesentlich kleiner ist als der Zentriwinkel des sichelförmigen Arbeits raumes der ersten bezw. kleinsten Windung. In diesem Falle zum Beispiel würden sich die beiden Achsen des Rotors und des Zylin ders: schneiden.
Es empfiehlt sich, die Rippen des Rotors nach Fig. 4 auf .der Saugseite höher zu hal ten' als auf der Druckseite, weil sich der .Raum des angesaugten Gases im Verlauf der Verdichtung verkleinert und auf der Druck seite auf Schraubengängen grösseren mittle- ren Durchmessers läuft.
Ausserdem ist es vorteilhaft, die Volumen der einzelnen Arbeitsräume und die Gas drücke so, zu bemessen, dass die Rotorwan- dung auf der Hilfsflüssigkeit in der Haupt sache abrollt, ohne wesentlich in sie einzu tauchen. Die radiale Steig2tng ,S' kann zwischen den Grenzwerten Null und 4 E (Fig. 2) vari ieren.
Bei kleineren Einheiten kann an Stelle oder in Ergänzung der Zu- und Abführung von Flüssigkeit der Zylinder mit Kühlrippen versehen sein, so dass die Kompressionswärme ganz oder teilweise an die Umgebungsluft abgegeben wird.
Der beschriebene Kompressor bietet den Vorteil, in einer Stufe, das heisst mit einem Rotor erheblich höhere Druckverhältnisse zu ermöglichen als die bisher üblichen Turbo kompressoren und in Anbetracht der beinahe isothermischen Verdichtung hohe Wirkungs grade zu ergeben.