<B>Umlaufverdichter mit schraubenförmig verzahnten Rotoren</B> Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Unilaufverdiehter mit sehraubenför- inig @-erzaliiiteii Rotoren, bei dein die Zahn flanken des Hauptrotors konvex iuid die Zahnflanken des Nebenrotors konkav aus gebildet sind.
Bei bekannten Umlaufv erdiehtern dieser Art sind zufolge des relativ spät eintretenden Druekausg,leielis zwischen dem voiverdiehte- ten Inhalt der IIauptrotorzahnlücke und dem noeli unverdichteten Inhalt. der Nebenrotor 7ahnliieke bei Verdichtungsbeginn ziemlich grosse Wirbel- und überströmverluste vorhan den. Beim Ausstossen und während der Förde rung treten unerwünschte Kontraktionen auf, welelie ebenfalls Verluste zur Folge haben.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wer den die genannten Verluste dadurch vermin dert, dass am Zahn des Nebenrotors anmit elbar hinter der nacheilenden Steuerkante Eine Abflachung sieh befindet, wobei die in dieser Kante sieh treffenden Flächen einen stumpfen Winkel miteinander einschliessen. Beste Verhältnisse werden erzielt, wenn die auf den Kopfkreis projizierte Breite der Abflaehnng des Nebenrotors 12 bis 18% der Breite der zylindrischen Partie des Zahn kopfes ausmacht.
Günstige Strömungsver- hiiltnisse werden dann erzielt, wenn im senk recht zu der Rotoraxe stehenden Schnitt. des 7ahnprofils des Nebenrotors die Abflachung wenigstens angenähert senkrecht zur Mittel linie der anschliessenden Zahnlücke steht. Auf der Zeichnung ist der Erfindungs gegenstand beispielsweise veranschaulicht und sind zudem bekannte Ausführungen dar gestellt.
Fig. 1 zeigt einen Umlaufverdichter, teil weise im Schnitt und in der Aufsicht auf die zusammenarbeitenden Rotoren bei Beginn der überströmperiode.
Fig. 2 ist ein Querschnitt entsprechend der Linie I-I von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt durch die Fig. 2. entsprechende Stelle eines Umlaufver dichters bekannter Bauart.
Fig. 4 zeigt den Umlaufverdichter ent sprechend Fig. 1, aber bei Beginn der Aus stossperiode.
Fig. 5 ist ein Querschnitt. entsprechend der Linie II-II von Fig. 4.
Fig. 6 zeigt einen Teilschnitt durch die der Fig. 5 entsprechende Stelle eines Umlauf verdichters bekannter Bauart.
Fig. 7 ist ein Querschnitt, durch einen Zahnkopf des Nebenrotors des Beispiels in grösserem Massstab.
Im Gehäuse 1 (Fig. 1 und 4) laufen die mittels der Zapfen 2, 3, 4, 5 in den Büchsen 6, 7, 8, 9 gelagerten schraubenförmig verzahn ten Rotoren 10 und 11. Der Hauptrotor 10 weist die konvexen Schraubenzähne 12 und der Nebenrotor 11 die konkaven Schrauben zähne 13 auf. Die Drehrichtung der beiden Rotoren 10 und 11 ist, wie durch die Pfeile angedeutet, gegenläufig. Die strichliert ge- zeichnete Ansaugtasehe 14 für den Luftein- Lritt liegt auf der Unterseite des Gebläse gehäuses 1.
Die Aastrittstasche 15 liegt über den Rotoren 10, 11. Die Stellung der Zähne 12, 13 ist in den Fig. 1 und 2 in dem Moment gezeigt, in welchem die Überströmung von der Zahnlücke 16 des Hauptrotors 10 in die Zahnlüeke 17 des Nebenrotors 11 begonnen hat. Die Steuerkante 18 am Gehäuse 1 bildet zugleieh die Dilrchdringilngskante der bei den CTehäusezylinder 19 und 20, mit welcher die naeheilende Steuerkante 21 des Neben rotors 11 zusammenarbeitet.
Das bereits er c- fnete I'ber:strömdreieck ist in Fig. 1 mit 2-2 bezeichnet. Zum Vergleich mit der Vorv er- legung der nacheilenden Steuerkante 2-1 am Kopfdes Zahnes 13 sind in Fig. 3 die Ver lrältnisse dargestellt, wie sie sich bei der be kannten Ausfühl-ting ergeben, und zwar sind die Rotoren 10a. und lla um den Betrag der Vcrle;img der Steuerkanten 21 bei Bildung der Abflachung 25 vorwärts gedreht gezeich net.
Die zu Fig. 2 analoge Stellung ist strich liert eingezeichnet. Die Überströmung wäre also bei der Ausführung entsprechend Fig. 3 noch nicht im Gange.
Der Verdiehtiingsbeginn erfolgt bei der Ausführung nach Fig. 3 in dem Zeitpunkt, irr weichem der Zahn 13a. des Nebenrotors lla in die Lücke 16 des Hauptrotors 10 einzu dringen beginnt. Die Verdichtung erfolgt. also zunächst in der Zahnlücke des Hauptrotors. Die Vorverdichtung in der Zahnlücke 16 dauert so lange an, bis der Zahnkopf 13a des Nebenrotors 11 mit seiner nacheilenden Steuerkante 21a die Schnittkante 18 der bei den Clehäivsezylinder 19 und 20 übersteuert.
In der Zahnlücke 16 ist das zu verdichtende und zu fördernde Medium bereits schon ziem lich hoch verdichtet, während bis zu diesem Zeitpunkt der Inhalt der Zahnlücke 17 des Nebenrotors lla noch keine Verdichtung er fahren hat.
Sobald die nacheilende Kopf kante 21a des Nebenrotors 11a die Schnitt kante 18 der beiden Gehäusezylinder 19 und 20 zu übersteuern beginnt, wird eine drei eckförmige Verbindung zwischen der Zahn- lLieke 16 des Hauptrotors 10 und des NTeben- rotors 11 eröffnet.
Dieser DruckatLsgleich ist nun aber mit merklichen Verlusten verbun- den, insbesondere deshalb, weil er verhältnis mässig spät, das heisst mit grossem Druck gefälle und also grossen Geschwindigkeiten und unter Beteiligung eines grossen Volumens erfolgt.
Da zudem die beiden Begrenzungs linien des Überströmdreiecks, nämlich die Selmittkante 18 der beiden Gehäusezvlinder 1.9 und 20 und die Kopfkante 21a. des @Neben- rotors lla sehneidena.rtige Gestalt aufweisen, spielt sieh der Druekausgleieh auch unter un günstigen Strömungsverhältnissen ab.
Wesentlich günstiger liegen die Verhält nisse bei der Ausführungsform entsprechend Fig. 2. Infolge der V orverlegung der nach eilenden Steuerkante 21 am Kopf des Neben rotors 11 erfolgt die Verbindung zwischen dem bereits vorverdiehteten Inhalt der Zahn- lüeke 16 des Hauptrotors 10 und dem noch umverdichteten Inhalt der Zahnlücke 17 des Nebenrotors 11 wesentlich früher. Das Dr2zek- gefälle und die Geschwindigkeiten sind also kleiner.
Ebenso ist das zum Druckausgleieh zwischen den beiden Räumen 16 und 17 zu verschiebende Volumen viel geringer, so dass der Druckausgleieh unter wesentlich kleine ren Verlusten erfolgt.
Bei der bekannten Ausfülii-tlng entspre- ehend Fig. 6 weist die den Auslass steuernde Kopfkante 21a. des Nebenrotors lla. eben falls schneidenförmige Gestalt auf. Das ver dichtete Gas wird unter grosser Wirbelbil dung in den ALislasssehlitz 15 ausgestossen. Die Strömungsverhältnisse sind hier also ebenfalls ungünstig.
Durch die Anwendung der Massnahme beim Beispiel, dass ummittel- bar hinter der nacheilenden Steuerkante 21 @!.,i Zahn 13 des Nebenrotors 11 eine Abfla- eliung 25 vorgesehen wird, wobei die in der steuernden Kante 21 sich treffenden Flächen 25, 30 einen stumpfen Winkel (3 miteinander einschliessen, ergibt sich jedoch auch beim Ausstossen des geförderten. und verdichteten Gases eine wirksame Verbesserung derselben.
Beste Verhältnisse sowohl für das Überströ men während der Vorverdichtung wie beim Ausstossen werden erzielt, wenn die auf den Tropfkreis projizierte Breite a (Fig. 7) der Abflaehung 25 des Nebenrotors 12 bis 18% der Breite b der zylindrischen Partie des Zahnkopfes ausmacht.
Wird die Breite a kleiner als 12% gemacht, so lässt die gün- slige Wirkung nach, wird sie grösser als 18% Viehalten,
so wird die Breite der verbleiben den Kopfpartie b so weit verringert, dass die "i.bdielitung zwischen dieser und dem Ge häuse 1 fühlbar nachzulassen beginnen würde.
Die Vorverlegung der nacheilenden Steuer kante 21 erfolgt entsprechend Fig. 7 durch _lbflaehung 25 der entsprechenden Kante des Zahnkopfes 13 so, dass im Schnitt des Zahn profils senkrecht zu den Rotoraxen die ebene .9bflaehung wenigstens angenähert senkrecht zur Mittellinie JT der anschliessenden Zann- lüeke gelegt wird, dass also Winkel a un- ,efähr 90 beträgt.
Die zylindrische Kopf partie b und die Abflachung 25 schliessen dabei einen stumpfen Winkel ,ss ein. Statt der selineidenartigen Gestalt besitzt der steu- emde Zahnkopf 13 des Nebenrotors 11 nun die die Strömung führende Fläche 25, so < lass während des Druckausgleichs und wäh rend der Förderung die Strömung mit klei nerer Kontraktion und mit wesentlich klei neren Verlusten erfolgt.
U m eine eventuelle Ablösung der Strö mung an der Kante zwischen Abrundungs- u.nd Zahnlüekenprofil zu vermeiden, und zu gleich eine kleine zusätzliche Verbesserung der Strömungsverhältnisse zu erzielen, ist eine Abrundung zwischen der Abflachung 25 und dein Zahnlückenprofil vorgesehen.
Eine weitere Möglichkeit, die Vorv erle- gung der nacheilenden Steuerkante des Neben rotors l1. zu erreichen, besteht darin, dass die A bflaehung durch einen Kreisbogen 31 ge bildet wird, so dass sich die Abrundung bis zur Steuerkante 21 erstreckt, derart., dass im Schnitt senkrecht zu der Rotoraxe die durch die Steuerkante 21 an den Abrun- dungSkreis gelegte Tangente T wenigstens angenähert senkrecht zur Mittellinie M der Zahnlücke 17 steht.
<B> Recirculating compressor with helically toothed rotors </B> The subject matter of the present invention is a Unilaufverdiehter with very cone-shaped rotors, in which the tooth flanks of the main rotor are convex and the tooth flanks of the secondary rotor are concave.
In known rotary feeders of this type, as a result of the pressure output occurring relatively late, there is a leisurely between the existing content of the main rotor tooth gap and the noeli uncompacted content. the secondary rotor 7ahnliieke at the start of compression rather large eddy and overflow losses in the present. Undesired contractions occur during discharge and during the conveyance, which also result in losses.
According to the present invention, the mentioned losses are reduced by the fact that a flattening is located on the tooth of the secondary rotor anmit elbar behind the trailing control edge, the surfaces meeting in this edge forming an obtuse angle with one another. The best conditions are achieved when the projected width of the flattening of the secondary rotor on the tip circle is 12 to 18% of the width of the cylindrical part of the tooth head.
Favorable flow conditions are achieved when the section is perpendicular to the rotor axis. of the tooth profile of the secondary rotor, the flattened area is at least approximately perpendicular to the center line of the adjacent tooth gap. In the drawing, the subject of the invention is illustrated, for example, and known versions are also provided.
Fig. 1 shows a rotary compressor, partly in section and in plan view of the cooperating rotors at the beginning of the overflow period.
FIG. 2 is a cross section taken along line I-I of FIG. 1.
Fig. 3 shows a partial section through Fig. 2. Corresponding point of a Umlaufver poet of known design.
Fig. 4 shows the rotary compressor accordingly Fig. 1, but at the beginning of the discharge period.
Fig. 5 is a cross section. corresponding to the line II-II of FIG. 4.
FIG. 6 shows a partial section through the point corresponding to FIG. 5 of a rotary compressor of known design.
Fig. 7 is a cross section through a tooth tip of the slave rotor of the example on a larger scale.
In the housing 1 (Fig. 1 and 4) run by means of the pins 2, 3, 4, 5 in the bushes 6, 7, 8, 9 mounted helically toothed rotors 10 and 11. The main rotor 10 has the convex screw teeth 12 and the secondary rotor 11, the concave screw teeth 13 on. The direction of rotation of the two rotors 10 and 11 is, as indicated by the arrows, opposite. The intake leg 14 for the air inlet, shown in broken lines, lies on the underside of the fan housing 1.
The Aastrittstasche 15 lies over the rotors 10, 11. The position of the teeth 12, 13 is shown in FIGS. 1 and 2 at the moment when the flow from the tooth gap 16 of the main rotor 10 into the tooth gap 17 of the secondary rotor 11 begins Has. The control edge 18 on the housing 1 also forms the Dilrchdringilngskante of the C-housing cylinder 19 and 20, with which the near-healing control edge 21 of the secondary rotor 11 cooperates.
The already mentioned Iber: stream triangle is designated in Fig. 1 with 2-2. For comparison with the forward placement of the trailing control edge 2-1 at the head of the tooth 13, FIG. 3 shows the relationships as they result from the known feel-ing, namely the rotors 10a. and lla drawn forward rotated by the amount of the Vcrle; img of the control edges 21 when the flat portion 25 is formed.
The position analogous to Fig. 2 is shown dashed lines. The overflow would not be in progress in the embodiment according to FIG. 3.
In the embodiment according to FIG. 3, the beginning of the compression takes place at the point in time when the tooth 13a is soft. the secondary rotor 11a begins to penetrate into the gap 16 of the main rotor 10. The compression takes place. so first in the tooth gap of the main rotor. The pre-compression in the tooth gap 16 continues until the tooth head 13a of the secondary rotor 11 with its trailing control edge 21a overrides the cutting edge 18 of the clevis cylinders 19 and 20.
In the tooth gap 16, the medium to be compressed and conveyed is already compressed quite a lot, while up to this point in time the content of the tooth gap 17 of the secondary rotor 11a has not yet been compressed.
As soon as the trailing head edge 21a of the secondary rotor 11a begins to override the cutting edge 18 of the two housing cylinders 19 and 20, a three-cornered connection between the toothed link 16 of the main rotor 10 and the secondary rotor 11 is opened.
This pressure equilibrium is, however, associated with noticeable losses, in particular because it takes place relatively late, that is to say with a large pressure gradient and therefore high speeds and with the participation of a large volume.
In addition, since the two boundary lines of the overflow triangle, namely the Selmitt edge 18 of the two housing cylinders 1.9 and 20 and the top edge 21a. of the @ secondary rotor lla have a sehnena-like shape, the pressure compensation also takes place under unfavorable flow conditions.
The ratios are much more favorable in the embodiment according to FIG. 2. As a result of the forward movement of the trailing control edge 21 on the head of the secondary rotor 11, the connection between the already pre-compacted content of the tooth gap 16 of the main rotor 10 and the still recompressed content takes place the tooth gap 17 of the secondary rotor 11 much earlier. The Dr2zek gradient and the speeds are therefore smaller.
Likewise, the volume to be displaced between the two spaces 16 and 17 for pressure compensation is much smaller, so that the pressure compensation takes place with significantly smaller losses.
In the known embodiment according to FIG. 6, the head edge 21a controlling the outlet has. of the secondary rotor lla. also if cutting edge shape. The compressed gas is expelled into the Alislasssehlitz 15 with a large vortex formation. The flow conditions are also unfavorable here.
By using the measure in the example that a flattening 25 is provided immediately behind the trailing control edge 21 @!., I tooth 13 of the auxiliary rotor 11, the surfaces 25, 30 meeting in the controlling edge 21 being blunt Angle (including 3 with each other), however, also results in an effective improvement of the same when the conveyed and compressed gas is expelled.
The best conditions for both the overflow men during the pre-compression as when ejecting are achieved when the projected onto the drip circle width a (Fig. 7) of the flattening 25 of the secondary rotor 12 to 18% of the width b of the cylindrical part of the tooth tip.
If the width a is made smaller than 12%, the beneficial effect diminishes, if it is larger than 18% livestock,
so the width of the remaining head portion b is reduced so far that the "i.bdieleline between this and the housing 1 would begin to decrease noticeably.
The trailing control edge 21 is moved forward as shown in FIG. 7 by flattening 25 of the corresponding edge of the tooth tip 13 so that in the section of the tooth profile perpendicular to the rotor axes, the flat flattening is at least approximately perpendicular to the center line JT of the adjacent tooth gap so that angle a is about 90.
The cylindrical head part b and the flat 25 enclose an obtuse angle, ss. Instead of the selineid-like shape, the steering tooth tip 13 of the secondary rotor 11 now has the flow-guiding surface 25, so that the flow occurs with smaller contraction and significantly smaller losses during pressure equalization and during conveyance.
In order to avoid a possible separation of the flow at the edge between the rounding and tooth gap profile, and at the same time to achieve a small additional improvement in the flow conditions, a rounding is provided between the flattening 25 and your tooth gap profile.
Another possibility to move the trailing control edge of the secondary rotor l1. to achieve is that the flattening is formed by an arc 31 so that the rounding extends up to the control edge 21, in such a way that, in the section perpendicular to the rotor axis, the rounding circle laid by the control edge 21 Tangent T is at least approximately perpendicular to the center line M of the tooth gap 17.