CH161134A - Hydraulischer Rotationskompressor. - Google Patents

Hydraulischer Rotationskompressor.

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CH161134A
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CH
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rotor
rotary compressor
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liquid
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Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
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Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C19/00Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F04C19/002Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids with rotating outer members

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description


      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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Hydraulischer Rotationskompressor, bei welchem ein zur Drehachse einer umlaufen den Flüssigkeit exzentrisch gelagerter Rotor derart mit der Flüssigkeit umläuft, dass' zwi schen dem Rotor und dem Flüssigkeitsspiegel mindestens ein sichelförmiger Arbeitsraum entsteht, der durch die radiale Steigung der schraubenförmigen Rotorwandung im Ver lauf der Drehung des Kompressors exzen trisch verdrängt wird, dadurch gekennzeich net,
    dass die Rotorwandung abgestuft ist. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Rotationskompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor und der .die Flüssigkeit enthaltende Zylin der durch ein Getriebe miteinander ge kuppelt sind, welches die Winkelge- schwindigkeit des Zylinders auf den Ro tor gleichförmig überträgt und umgekehrt (Fig. 3).
    2. Rotationskompressor nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge triebe zwischen :dem Rotor und dem Zylinder aus. mindestens zwei zusammen arbeitenden Paaren von Rotationskörpern besteht, deren Achsen auf gleich grossen Kreisen des Rotors und des Zylinders an geordnet sind (Fig. 3). 3. Rotationskompressor nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass minde stens der eine Rotationskörper jedes Paa res mit einem gegen Stösse unempfind lichen Material überzogen ist (Fig. 3).
    4. Rotationskompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor doppelt ausgebildet ist und jede Rotor hälfte in entgegengesetzter Richtung wie die andere fördert (Fig. 4). 5. Rotationskompressor nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass auf der Druckseite des Rotors ein scheibenförmi ger Sammelraum angeordnet ist, in wel chem sich das unter Druck geförderte Gas sammeln kann.
    6. Rotationskompressor nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Druckseite des Rotors sich ansam melnde Druckgas durch eine mit einer Stopfbüchse versehene Hohlwelle nach aussen abgeleitet wird (Fig. 1).
    7. Rotationskompressor nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Sammelraum auf der Druckseite des Ro tors nach aussen abgrenzende Scheibe mit dem Rotor kraftschlüssig verbunden ist, um den Achsialschub des Rotors in der Hauptsache auszugleichen (Fig. 1). B. Rotationskompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet"dass, während des Betriebes Flüssigkeit zu- und abgeführt wird, um die Kompressionswärme abzu leiten. 9.
    Rotationskompressor nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Zylinder durch in den Seitenscheiben des Zylinders angeordnete Öffnungen geregelt wird. 10. Rotationskompressor nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Zylinder durch ruhende, in die Flüssigkeit ein tauchende Fangdüsen geregelt wird. 11.
    Rotationskompressor nach Unteranspruch 5, dadurch. gekennzeichnet, da3 :der Sam- melraum auf der Druckseite des Rotors so gross dimensioniert ist, dass die bei zu- nehmendem Druck daraus verdrängte Flüssigkeit die Fördermenge des Kom- pressors durch Erhöhung des Flüssig keitsspiegels ausserhalb :des Sammelraumes derart verändert, dass eine bestimmte, dem jeweiligen Verwendungszweck ent sprechende Leistungscharakteristik ent steht.
    12. Rotationskompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss der Rotor aus einer Scheibe besteht und die den Arbeitsraum begrenzenden Rippen nur in radialer Richtung eine Steigung auf weisen (F'ig. 6 und 7). 13. Rotationskompressor nach Patentanspruch, insbesondere für kleine Leistungen, da durch gekennzeichnet, dass der Zylinder derart mit Kühlrippen versehen ist, dass die Kompressionswärme ohne Flüssig keitserneuerung durch den Zylinder an die Umgebungsluft abgegeben wird.
    14. Rotationskompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle des Rotors und des Zylinders einen von Null verschiedenen Winkel miteinander bilden. 15. Rotationskompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumen und infolgedessen die Gasdrücke der ein zelnen Arbeitsräume derart bemessen sind, dass die Rotorwandung auf der Hilfsflüssigkeit in der Hauptsache ab rollt, ohne wesentlich in sie einzutauchen. 16.
    Rotationskompressor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass .der Rotor mechanisch durch eine äussere Kraft quelle und die die Hilfsflüssigkeit enthal tende äussere Trommel hydraulisch durch Flüssigkeitsreibung angetrieben wird.
CH161134D 1930-09-25 1930-09-25 Hydraulischer Rotationskompressor. CH161134A (de)

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