Drehkolbenverdichter Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenverdich- ter mit im Querschnitt innen elliptischem Gehäuse und mindestens einem darin aussermittig umlaufenden Schieber.
Der erfindungsgemässe Verdichter ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber eine konstante Länge aufweist, die gleich der kleinen Achse der durch den Gehäusequerschnitt gebildeten Ellipse ist, wobei die grosse Achse dieser Ellipse höchstens 1,05mal länger ist als die kleine Achse und wobei der Schieber axial verschiebbar um einen Drehpunkt umläuft, der sich auf der kleinen Achse der Ellipse in einer Entfernung vom Mittelpunkt derselben be findet, die
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beträgt, wobei b gleich der kleinen Halbachse der Ellipse und gleichzeitig gleich der halben Schieber länge ist und a gleich der grossen Halbachse ist.
Der Erfindung zugrunde liegende Berechnungen haben gezeigt, dass bei der erwähnten Dimensionie- rung ein Schieber konstanter Länge in allen während einer Umdrehung vorkommenden . Stellungen prak tisch völlig ausreichend dichtet, indem die theore tische Schieberlänge während einer Umdrehung die effektive Länge nur um sehr kleine Beträge über schreitet.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Ellipse, 40 Fig. 2 einen Drehkolbenverdichter im Querschnitt und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.
In Fig. 1 ist zwecks deutlicherer Darstellung der 4s Unterschied zwischen der kleinen Achse 2b und der grossen Achse 2a der Ellipse übertrieben dargestellt. Die gezeichnete Ellipse weicht also stärker von der Kreisform ab als der innere Gehäusequerschnitt des Drehkolbenverdichters. P ist der Drehpunkt des so Schiebers, der auf der kleinen Achse liegt und dessen Entfernung vom Mittelpunkt der Ellipse
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- <SEP> b <SEP> @/ <SEP> a <SEP> a-ga
<tb> ist. <SEP> a In folgender Tabelle ist die berechnete Differenz zwischen der theoretischen und der effektiven Schie- berlänge für drei beispielsweise Ellipsen angegeben.
Unter der theoretischen Schieberlänge ist dabei die maximale Entfernung der -Punkte verstanden, in denen eine durch P gehende Linie die Ellipse schnei det.
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Ellipse <SEP> e <SEP> Max. <SEP> Fehler
<tb> grosse <SEP> Achse <SEP> kleine <SEP> Achse <SEP> b
<tb> 58,3 <SEP> mm <SEP> 58,0 <SEP> mm <SEP> 2,8838 <SEP> mm <SEP> 0,00125 <SEP> 1,006
<tb> 58,6 <SEP> mm <SEP> 58,0 <SEP> mm <SEP> 3,99<B>1</B>7 <SEP> mm <SEP> 0,003 <SEP> 1,010
<tb> 59,5 <SEP> mm <SEP> 58,0 <SEP> mm <SEP> 6,2346 <SEP> mm <SEP> 0,0209 <SEP> 1,028 Dabei ist angenommen, dass die Schieberenden mit einem Radius von 2 mm abgerundet sind. Weiter- hin ist der Abstand e und das Verhältnis alb der grossen zur kleinen Halbachse angegeben.
Der in Fig. 2 und 3 dargestellte Drehkolbenver- dichter weist ein Gehäuse 1 mit einer elliptischen Bohrung 2 auf, in welche Ein- und Auslässe 3 und 4 führen. In der Bohrung ist ein Drehkolben 5 exzen trisch gelagert. Dieser Kolben weist einen diametralen Schlitz auf, in dem ein Schieber 6 in seiner Längs richtung verschiebbar gelagert ist. Der Kolben wird über eine Welle 7 von einem Elektromotor 8 ange trieben. Dabei verschiebt sich der Schieber je nach den Winkeln, die er jeweils mit den Achsen der Querschnittsellipse der Bohrung einschliesst, im Schlitz des Kolbens hin und her.
Der zylindrische Kolbenmantel schliesst oben zwischen den Ein- und Auslässen 3 und 4 längs einer Mantellinie dicht mit der Wandung der elliptischen Bohrung ab. Die in axialer Richtung verlaufenden Endflächen des Schie bers sind halbkreiszylinderförmig abgerundet.
Die Wirkungsweise des Drehkolbenverdichters ist folgende: Die Berührungszone zwischen dem Kolbenmantel und der Wandung der elliptischen Bohrung sowie die Schieberenden teilen den Raum zwischen der Wandung der elliptischen Bohrung und dem Kolbenmantel im allgemeinen in drei Kammern (wenn, wie in Fig. 2 und 3, das eine Schieberende in der erwähnten Berührungszone liegt, verschwindet die eine Kammer, das heisst, ihr Volumen wird Null).
Wenn die Ellipse, die Schieberlänge und die Lage der Drehkolbenachse den obigen Dimensionierungs- regeln entsprechen, sind diese Kammern in allen Schieberstellungen hinreichend gegeneinander abge dichtet.
Angenommen, der Kolben rotiert in Fig. 2 im Uhrzeigersinn. In diesem Falle ist 4 der Einlass und 3 der Auslass. Sobald das obere Schieberende am Einlass 4 vorbeigegangen ist, entsteht zwischen die sem Schieberende und der Berührungszone zwischen Kolben und elliptischer Bohrung eine Kammer, deren Volumen bei fortgesetzter Drehung zunimmt, so dass der Drehkolbenverdichter Arbeitsmedium durch den Eimass 4 in diese Kammer ansaugt. Dieser Saugvor gang wird fortgesetzt,
bis das nächste Schieberende über den Einlass gleitet und die vollgesaugte Kammer durch beide Schieberenden abgeschlossen ist. Das Medium wird nun um den Kolben herum weiter transportiert, bis eines der Schieberenden über den Auslass 3 und weiter über die erwähnte Berührungs zone gleitet. Dabei ist nun die Kammer wieder durch ein Schieberende und durch diese Berührungszone begrenzt, mit dem Auslass 3 in Verbindung, und es nimmt das Volumen der Kammer im Verlaufe der fortschreitenden Drehung ab.
Das Arbeitsmedium wird also durch den Auslass 3 ausgestossen, bis das betreffende Schieberende über die Öffnung des Aus- lasses gleitet, in welcher Stellung die Kammer ent leert ist. Dieser Vorgang wiederholt sich dauernd; wobei immer Arbeitsmedium in eine Kammer ange saugt, in einer zweiten Kammer transportiert und aus einer dritten Kammer ausgestossen wird.
Die Enden des Schiebers können einen ellip tischen Querschnitt aufweisen, wobei die grosse Achse dieser Querschnittsellipse gleich der Dicke des Schiebers ist.
Die Dicke des Schiebers beträgt beispielsweise 4 mm.
Weiterhin kann der beschriebene Drehkolbenver- dichter auch mit mehreren, sternförmig angeordneten Schiebern versehen sein.
Der Vorteil des beschriebenen Drehkolbenver- dichters besteht darin, dass ein starrer Schieber in allen Stellungen dicht mit der Wandung der Boh rung abschliesst, während bei den bisher bekannten Drehkolbenverdichtern grundsätzlich elastische Mittel erforderlich sind, beispielsweise Federn, die jedes Schieberende gegen die Wand der Bohrung drücken, oder nachgiebige Packungen, die einen Spalt ver änderlicher Grösse zwischen den Schieberenden und der Bohrung abdichten.
Rotary Lobe Compressor The invention relates to a rotary lobe compressor with a housing that is elliptical on the inside in cross section and at least one eccentrically rotating slide therein.
The compressor according to the invention is characterized in that the slide has a constant length which is equal to the minor axis of the ellipse formed by the housing cross-section, the major axis of this ellipse being at most 1.05 times longer than the minor axis and the slide being axially displaceable revolves around a fulcrum which is on the minor axis of the ellipse at a distance from the center of the same be that
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is, where b is equal to the small semi-axis of the ellipse and at the same time equal to half the slide length and a is equal to the major semi-axis.
Calculations on which the invention is based have shown that, with the dimensioning mentioned, a slide of constant length occurs in all of the ones occurring during one revolution. Positions are practically completely adequately sealed by the theoretical slide length exceeding the effective length by only very small amounts during one revolution.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. 1 shows an ellipse, FIG. 2 shows a rotary piston compressor in cross section, and FIG. 3 shows a section along the line III-III in FIG. 2.
In Fig. 1, the 4s difference between the minor axis 2b and the major axis 2a of the ellipse is exaggerated for the purpose of a clearer illustration. The drawn ellipse thus deviates more strongly from the circular shape than the inner housing cross section of the rotary piston compressor. P is the pivot point of the slide, which lies on the minor axis and its distance from the center of the ellipse
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- <SEP> b <SEP> @ / <SEP> a <SEP> a-ga
<tb> is. <SEP> a The following table shows the calculated difference between the theoretical and the effective slide length for three ellipses, for example.
The theoretical slide length is understood to mean the maximum distance between the points at which a line passing through P intersects the ellipse.
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Ellipse <SEP> e <SEP> Max. <SEP> error
<tb> large <SEP> axis <SEP> small <SEP> axis <SEP> b
<tb> 58.3 <SEP> mm <SEP> 58.0 <SEP> mm <SEP> 2.8838 <SEP> mm <SEP> 0.00125 <SEP> 1.006
<tb> 58.6 <SEP> mm <SEP> 58.0 <SEP> mm <SEP> 3.99 <B> 1 </B> 7 <SEP> mm <SEP> 0.003 <SEP> 1.010
<tb> 59.5 <SEP> mm <SEP> 58.0 <SEP> mm <SEP> 6.2346 <SEP> mm <SEP> 0.0209 <SEP> 1.028 It is assumed that the slide ends have a radius rounded by 2 mm. The distance e and the ratio alb of the major and minor semi-axes are also given.
The rotary piston compressor shown in FIGS. 2 and 3 has a housing 1 with an elliptical bore 2 into which inlets and outlets 3 and 4 lead. In the bore a rotary piston 5 is eccentrically mounted. This piston has a diametrical slot in which a slide 6 is slidably mounted in its longitudinal direction. The piston is driven by an electric motor 8 via a shaft 7. The slide moves back and forth in the slot of the piston depending on the angles that it includes with the axes of the cross-sectional ellipse of the bore.
The cylindrical piston skirt closes at the top between the inlets and outlets 3 and 4 along a surface line tightly with the wall of the elliptical bore. The axially extending end faces of the slider are rounded off in a semicircular cylinder shape.
The operation of the rotary piston compressor is as follows: The contact zone between the piston skirt and the wall of the elliptical bore and the slide ends divide the space between the wall of the elliptical bore and the piston skirt generally into three chambers (if, as in Fig. 2 and 3, the one end of the slide is in the mentioned contact zone, one chamber disappears, i.e. its volume becomes zero).
If the ellipse, the slide length and the position of the rotary piston axis correspond to the above dimensioning rules, these chambers are sufficiently sealed off from one another in all slide positions.
Assume that the piston rotates clockwise in FIG. 2. In this case 4 is the inlet and 3 is the outlet. As soon as the upper end of the slide has passed the inlet 4, a chamber is created between this end of the slide and the contact zone between the piston and the elliptical bore, the volume of which increases with continued rotation, so that the rotary piston compressor sucks working medium through the dimension 4 into this chamber. This suction process is continued
until the next slide end slides over the inlet and the fully sucked chamber is closed by both slide ends. The medium is now transported further around the piston until one of the slide ends slides over the outlet 3 and further over the mentioned contact zone. The chamber is now again bounded by a slide end and this contact zone, in connection with the outlet 3, and the volume of the chamber decreases in the course of the progressive rotation.
The working medium is thus expelled through the outlet 3 until the relevant slide end slides over the opening of the outlet, in which position the chamber is emptied. This process repeats itself continuously; always working medium is sucked into a chamber, transported in a second chamber and expelled from a third chamber.
The ends of the slide can have an elliptical cross-section, the major axis of this cross-sectional ellipse being equal to the thickness of the slide.
The thickness of the slide is, for example, 4 mm.
Furthermore, the rotary lobe compressor described can also be provided with several slides arranged in a star shape.
The advantage of the rotary lobe compressor described is that a rigid slide closes tightly with the wall of the bore in all positions, while the rotary lobe compressors known so far generally require elastic means, for example springs that press each slide end against the wall of the bore , or flexible packings that seal a gap of variable size between the slide ends and the bore.