Nehrzellenverdichter mit sichelförmigem Arbeitsraum, insbesondere für heisse und für verunreinigte Fluida. Vielzellenverdichter mit in einem sichel förmigen Arbeitsraum umlaufenden Dreh kolben mit meist aus Stahl bestehenden Arbeitssebiebern pflegen wegen ihrer gewöhn lich hohen Drehzahl und der daraus sich ergebenden grossen Zentrifugalkräfte der Schieber mit Laufringen ausgerüstet zu wer den, welche die in Schlitzen des Drehkolbens geführten Schieber umfassen und die Zentri- fugalkräfte wenigstens zum grössten Teil gegeneinander aufheben sollen.
Während derartige Drehkolbenverdichter ursprünglich mit frei beweglichen Laufringen ausgerüstet wurden, die an ihrem äussern Umfang am Verdichtergehäuse nicht anliegen und daher nicht die gesamten vom Drehkolben herrüh renden Kräfte aufzunehmen vermochten, wur den später, bei der Weiterentwicklung dieser Verdichterbauart, die Laufringe so ausgebil det, das sie im Gehäuse des Verdichters ge lagert, d. h. geführt und daher befähigt sind, auch einseitig wirkende, unausgeglichene Kräfte aufzunehmen.
Wie solche Kräfte ent stehen, ist in der Querschnittsfigur 2 der beigegebenen Zeichnung schematisch veran schaulicht: Zunächst entstehen wegen der exzentrischen Lage des Drehkolbens (Rotor) g im Gehäuse 2 Zentrifugalkräfte verschie dener Grösse, deren kleinste und grösste mit ei bezw. c2 schematisch dargestellt sind; ihre Differenz ist nach unten gerichtet, also ein seitig, und muss irgendwie durch ein Wider lager abgestützt werden.
Sodann werden durch die im Verdichter zu leistende Kom pressionsarbeit die Arbeitsschieber entgegen gesetzt zur Drehrichtung des Kolbens tan- gential belastet, wodurch das jeweilige Ein schieben dieser Schieber auf der Verdich tungsseite erschwert wird, was zu Reibungs kräften Veranlassung gibt, die durch ri, r2 und rs schematisch dargestellt sind. Diese letzteren setzen sich mit den ersterwähnten Zentrifugalkräften zu einer resultierenden Kraft R in der Richtung des Pfeils zusammen, der auch in Fig. 3 wiedergegeben ist.
Unter dieser Restkraft gleiten also die Laufringe mit ihrer nach aussen gerichteten Oberfläche im Gehäuse 2.
Wenn ein derartiger Drehkolbenverrichter ein schmutziges oder sonstwie mit Verun reinigungen durchsetztes Fluidum zu ver dichten oder zu fördern hat, so kann es leicht vorkommen, dass sich die Gehäuse kammern, in denen die Laufringe umlaufen, mit derartigen Verunreinigungen anfüllen, so dass die Ringe in ihrer Drehbewegung gehemmt werden und sich schliesslich fest setzen;
dann wird ihnen selbstverständlich die Erfüllung ihrer Aufgabe, die aus den Zentrifugalkräften und Einschiebekräften her rührende Reibung zu vermindern, unmöglich, denn die Wirkung der Laufringe soll ja eben in der erheblichen Herabsetzung der Gleit- geschwindigkeit der Arbeitsschieber auf den Laufringen durch das Mitlaufen dieser Ringe bestehen. Wenn sich die Laufringe einmal festgesetzt haben, so gleiten also die Arbeits schieber mit ihrer vollen Zentrifugalkraft und Umfangsgeschwindigkeit auf den Lauf ringen und diese selbst an der Gehäuse wandung, wobei ein Heisslaufen des Ver dichters entsteht und dessen rascher Ver schleiss hervorgerufen wird.
Auch wenn die Laufringe in ihrer Drehbewegung bloss eini germassen gehemmt sind, können sich ähn liche schädliche Wirkungen einstellen, und zwar bilden sich dann fast unvermeidlich parallel zur Rotorachse verlaufende Riefen in der zylindrischen Gehäusewandung und an der zylindrischen Lagerfläche der Laufringe, wodurch Vibrationen, Leckverluste und an dere unangenehme Erscheinungen hervorge rufen werden.
Erfindungsgemäss wird das Festsetzen der Laufringe dadurch verhindert, dass die Lager fläche jedes Laufringes auf einem sich über höchstens 180 erstreckenden Teil unter brochen ist, während der restliche, zur Auf nahme der Resultierenden der Zentrifugal- und Reibungskräfte bestimmte, sowie zur Auflage und sichern Führung des Laufringes erforderliche Teil sich an den Laufring an legt. Durch diese Ausbildung der Lagerfläche kann ein Festsitzen des Laufringes in seiner Lagerung nicht eintreten.
Die Stelle, wo in bezug auf die Drehrich tung des Laufringes die Lagerfläche anfängt, ist zweckmässigerweise als Schmutzabstreif- kante ausgebildet, hinter welcher eine als sog. Ölsumpf ausgebildete, an die Unter brechung der Lagerfläche anschliessende Ver tiefung vorgesehen ist. Die Lage des Öl sumpfes gegenüber derjenigen des sichelför migen Arbeitsraumes des Verdichters wird zweckmässig so gewählt und der Ölsumpf derart ausgebildet, dass Verunreinigungen des Schmiermittels in letzterem zurückbleiben, also nicht wieder an die Lagerfläche des Laufringes gelangen können.
Die beigegebene Zeichnung stellt ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar. Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines Mehr- zellerrverdichters, dessen Zellen durch radial in einer exzentrisch zum Gehäuse gelagerten Trommel verschiebbare Schieberkolben ge bildet sind, mit zwei Laufringkammern im Gehäuse; Fig. 2 und 3 sind Querschnitte nach den Linien C-D-bezw..A-B der Fig. 1;
Fig. 4 ist ein der Fig. 3 gleichartiger Quer schnitt in grösserem Massstab, und Fig. 5 zeigt eine Detailvariante eines Teilstückes des Fig. 4.
In der Kammer auf der linken Hälfte des Gehäuses ist gemäss Fig. 1 ein einzelner Laufring 3 bekannter Bauart untergebracht, während in der Kammer auf der rechten Hälfte des Gehäuses drei gleichartige Lauf ringe 4, 5, 6 eingesetzt sind, welche zusam men ebenso breit sind wie der Laufring 3.
Während der Querschnitt durch die Mitte des Gehäuses 2 wie in Fig. 2 dargestellt, aus gebildet ist, weisen die die Laufringe ent haltenden Kammern auf der Saugseite, die sich in Fig. 3 auf der rechten Seite des Ge häuses befindet, konzentrische Aussparungen y auf einem sich ungefähr über<B>150'</B> er streckenden Teil der Innenwandung auf, während dieselben Kammern auf der linken Seite, der Verdichtungsseite, die Lagerung und Führung der Laufringe 3-6 in bekann ter Ausführungsart, nämlich mit Ölkammern x und Ölkeilwirkung bilden, denn nach die ser Seite wirkt, wie durch einen Pfeil ange deutet ist,
die Resultierende R der auf die Arbeitsschieber wirkenden Zentrifugalkräfte und der zwischen den Schiebern und den Laufringen auftretenden Reibungskräfte. Fig.4 zeigt die Aussparung y und die Lagerfläche eines Laufringes noch besonders deutlich.
In der Nähe des untern Totpunktes des Drehkolbens ist die Aussparung y der Lauf ringkanrmer 1 zu einem einen sog. Ölsumpf bil denden Raum 7 ausgeweitet, der durch einen in einem nach unten gerichteten Kanal einge setzten Gewindestopfen 8 abgeschlossen ist. Bei der in Fig. 4 durch einen Pfeil ange deuteten Drehrichtung des Laufringes bildet die am Ende der Aussparung y mit ihrer Erweiterung 7 befindliche Stelle 9 an der Innenwandung des Gehäuses 2, an welcher Stelle die Lagerfläche anfängt, eine Abstreif- kante.
Bei der Variante gemäss Fig. 5 ist in den unterteilten Olsumpfraum ein aufrecht ste hendes Filtersieb 10 eingesetzt. Das durch die hier mit 11 bezeichnete Abstreifkante abgestrichene Gemisch von Öl oder anderem Schmiermittel und Unreinigkeiten gelangt zunächst in die grössere Abteilung 7' des Sumpfraurues, wo sich die Verunreinigungen auf dem Boden 12 absetzen können.
Nur das durch das Sieb 10 gereinigte Schmier mittel gelangt in eine Nebenkammer 14 des Ölsumpfes, aus welcher es durch eine Boh rung 13 von Neuem der Laufringkammer bezw. der mit Schmiernuten bildenden Höh lungen x versehenen Lagerfläche zufliessen kann. Zur Entfernung der auf dem Boden 12 des Ölsumpfes angesammelten Unreinigkeiten kann eine verschliessbare .Öffnung, ähnlich derjenigen in Fig. 4, vorgesehen sein.
Die hievor beschriebene, nicht in sich geschlossene Laufringlagerfläche kommt ganz besonders vorteilhaft zur Geltung, wenn ein Drehkolbenverdichter heisse Medien, z. B. Dampf, zu fördern oder zu verdichten hat, in welchem Fall die Laufringe starken Schwan kungen der Betriebstemperatur ausgesetzt sind und sich dabei leicht in ihrer Lagerung festklemmen. Wenn bei einem zweistufigen Kompressor bekannter Ausführung die Zwi schenkühlung durch irgend einen Umstand versagt, so erhält die Hochdruckstufe unge- kühlte, vorverdichtete Luft aus der Nieder druckstufe, was zu plötzlicher starker Er wärmung der Laufringe und infolgedessen zu ihrem Festfressen in der Lagerung führen kann.
Sind aber, wie beim beschriebenen Drehkolbenverdichter, dieLaufringlagerflächen streckenweise ausgespart, so ist die eben er wähnte Möglichkeit des Festfressens durch aus ausgeschlossen, weil die Laufringe wegen ihrer geringen Wandstärke elastisch genug sind, um sich bei erheblichem Anstieg der Betriebstemperaturen verformen zu können und hiebei doch noch durch ihre Lagerung ohne übermässige Anpressungsdrücke geführt werden. Der Gang des Verdichters wird bei der Förderung heisser Medien um so betriebs sicherer sein, je mehr die Lagerung der Laufringe auf einen möglichst kleinen, zur sicheren Führung der Laufringe nur gerade ausreichenden Teil ihres Umfanges beschränkt ist.
Ein übermässig erhitzter Laufring kann sich entsprechend dein Anwachsen seines Aussendurchmessers elastisch in die Ausspa rung des Laufringlagers hinein ausdehnen, ohne dabei in seiner Umdrehung gehemmt zu sein.
Die Bildung von parallel zur Rotorachse verlaufenden Riefen in der zylindrischen Ge häusewandung und am Laufringumfang kann durch die in Fig. 1 rechts dargestellte An ordnung von mehreren Laufringen (4, 5, 6) in einer und derselben Kammer des Ver dichters vorgebeugt werden. Die Reibungs kräfte zwischen den Arbeitsschiebern und den Laufringen einerseits und zwischen den Laufringen und ihren Lagerflächen anderseits sind nämlich niemals völlig gleich gross, so dass der eine Laufring immer etwas lang samer oder schneller als der andere oder die andern umläuft.
Sobald also durch einen etwas gehemmten Laufring Neigung zur Riefenbildung besteht, wird diese dadurch verhindert, dass sich die Laufringe gegenein ander verschieben bezw. verdrehen, so dass also ein Laufring, in welchem sich bereits eine Riefe zu entwickeln anschickt, der vollen Einwirkung der Arbeitsschieber auf ihn ent zogen wird. Ein benachbarter Laufring, auf welchem noch keine Vertiefung vorhanden ist, trägt die Arbeitsschieber über die ge fährdete Stelle des gehemmten Laufringes hinweg.
Multi-cell compressor with sickle-shaped work space, especially for hot and contaminated fluids. Multi-cell compressors with rotary pistons rotating in a sickle-shaped working space with mostly steel work operators tend to be equipped with races because of their usual high speed and the resulting large centrifugal forces of the slide, which include the slide guided in the slots of the rotary piston and the Centrifugal forces should at least for the most part cancel each other out.
While rotary lobe compressors of this type were originally equipped with freely movable races, which did not rest on the outer circumference of the compressor housing and therefore were not able to absorb all of the forces originating from the rotary lobe, later, in the further development of this type of compressor, the races were so designed that they are stored in the housing of the compressor, d. H. and are therefore able to absorb unbalanced forces that act unilaterally.
How such forces arise is shown schematically in the cross-sectional figure 2 of the accompanying drawing: First of all, due to the eccentric position of the rotary piston (rotor) g in the housing 2 centrifugal forces of different sizes, the smallest and largest with egg respectively. c2 are shown schematically; their difference is directed downwards, i.e. one-sided, and must somehow be supported by an abutment.
The compression work to be performed in the compressor then puts a tangential load on the working slides in the opposite direction to the direction of rotation of the piston, making it more difficult to push these slides on the compression side, which gives rise to frictional forces caused by ri, r2 and rs are shown schematically. These latter combine with the first-mentioned centrifugal forces to form a resulting force R in the direction of the arrow, which is also reproduced in FIG.
Under this residual force, the bearing rings slide with their outwardly directed surface in the housing 2.
If such a rotary piston converter has to compress or convey a dirty fluid or fluid otherwise interspersed with impurities, it can easily happen that the housing chambers in which the races rotate fill up with such impurities, so that the rings in their Rotational movement are inhibited and finally settle down;
then of course it is impossible for them to fulfill their task of reducing the friction resulting from the centrifugal forces and insertion forces, because the effect of the races is supposed to consist in the considerable reduction in the sliding speed of the working slide on the races by the running of these rings . Once the races have set, so slide the working slide with their full centrifugal force and circumferential speed on the barrel and wrestle them themselves on the housing wall, with the Ver overheating and the rapid Ver wear is caused.
Even if the rotational movement of the races is only inhibited to a certain extent, similar damaging effects can occur, namely then almost inevitably grooves running parallel to the rotor axis form in the cylindrical housing wall and on the cylindrical bearing surface of the races, causing vibrations, leakage and cause other unpleasant phenomena.
According to the invention, the setting of the races is prevented by the fact that the bearing surface of each race is interrupted on a part extending over a maximum of 180, while the rest of the rest, to take on the resultant of the centrifugal and frictional forces, and to support and secure guidance of the The required part of the race is attached to the race. This design of the bearing surface prevents the race from sticking in its bearing.
The point where the bearing surface begins in relation to the direction of rotation of the raceway is expediently designed as a dirt scraper edge, behind which a recess, designed as a so-called oil sump, is provided following the interruption of the bearing surface. The position of the oil sump relative to that of the sickle-shaped working space of the compressor is expediently chosen and the oil sump is designed in such a way that impurities in the lubricant remain in the latter, ie cannot reach the bearing surface of the race again.
The accompanying drawing represents an exemplary embodiment of the subject matter of the invention. FIG. 1 is a longitudinal section of a multi-cell compressor, the cells of which are formed by sliding pistons displaceable radially in a drum mounted eccentrically to the housing, with two raceway chambers in the housing; 2 and 3 are cross-sections along the lines C-D and A-B of Fig. 1;
FIG. 4 is a cross-section similar to FIG. 3 on a larger scale, and FIG. 5 shows a detailed variant of a portion of FIG.
In the chamber on the left half of the housing is shown in Fig. 1, a single race 3 of known type housed, while in the chamber on the right half of the housing three similar running rings 4, 5, 6 are used, which together men are just as wide like the race 3.
While the cross section through the center of the housing 2 as shown in Fig. 2, is formed from, have the races ent holding chambers on the suction side, which is located in Fig. 3 on the right side of the Ge housing, concentric recesses y a part of the inner wall that extends approximately over 150 ', while the same chambers on the left-hand side, the compression side, support and guide the races 3-6 in a well-known embodiment, namely with oil chambers x and Form oil wedge effect, because on this side acts, as indicated by an arrow,
the resultant R of the centrifugal forces acting on the working slide and the frictional forces occurring between the slides and the races. 4 shows the recess y and the bearing surface of a race even more clearly.
In the vicinity of the bottom dead center of the rotary piston, the recess y of the running ringkanrmer 1 is expanded into a so-called. Oil sump bil Denden space 7, which is completed by a threaded plug 8 set in a downward channel. In the direction of rotation of the raceway indicated by an arrow in FIG. 4, the point 9 located at the end of the recess y with its extension 7 on the inner wall of the housing 2, at which point the bearing surface begins, forms a wiping edge.
In the variant according to FIG. 5, an upright standing filter screen 10 is used in the subdivided oil sump space. The mixture of oil or other lubricant and impurities wiped off by the scraper edge designated here by 11 first reaches the larger compartment 7 'of the marsh rye, where the impurities can settle on the floor 12.
Only the cleaned by the sieve 10 lubricant enters a secondary chamber 14 of the oil sump, from which it tion through a Boh 13 of the race chamber again. can flow to the bearing surface provided with lubrication grooves forming cavities x. A closable opening, similar to that in FIG. 4, can be provided to remove the impurities that have accumulated on the bottom 12 of the oil sump.
The above-described, not self-contained race bearing surface is particularly advantageous when a rotary piston compressor is hot media, e.g. B. steam, has to promote or compress, in which case the races are exposed to strong fluctuations in the operating temperature and easily get stuck in their storage. If the intermediate cooling fails in a known two-stage compressor due to any circumstance, the high-pressure stage receives uncooled, pre-compressed air from the low-pressure stage, which can lead to sudden strong heating of the races and consequently to their seizure in the bearing.
If, however, as in the case of the rotary lobe compressor described, the running ring bearing surfaces are recessed in parts, the possibility of seizing just mentioned is excluded because the races, because of their small wall thickness, are elastic enough to be able to deform in the event of a significant increase in operating temperatures, and at least still can be guided through their storage without excessive contact pressure. The operation of the compressor will be all the more operationally reliable when conveying hot media, the more the bearing of the races is limited to the smallest possible part of their circumference that is only just sufficient for safe guidance of the races.
An excessively heated race can expand elastically into the recess of the raceway bearing in accordance with the increase in its outer diameter, without being inhibited in its rotation.
The formation of grooves running parallel to the rotor axis in the cylindrical Ge housing wall and on the raceway circumference can be prevented by the order of several races (4, 5, 6) shown on the right in Fig. 1 in one and the same chamber of the United poet. The frictional forces between the working slide and the races on the one hand and between the races and their bearing surfaces on the other hand are never exactly the same size, so that one race always rotates a little slower or faster than the other or the other.
As soon as there is a tendency to scoring due to a somewhat inhibited race, this is prevented by the fact that the races move against each other or. twist, so that a race, in which a groove is already beginning to develop, is withdrawn from the full effect of the working slide on it. An adjacent race, on which there is still no recess, carries the working slide over the endangered point of the blocked race.