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Vielzellenverdichter mit sichelförmigem Arbeitsraum Die Erfindung
bezieht sich auf Vielzellenverdichter mit siclie'förm@igem Arb°itsraum und Anzapfbohrungen
zur Üb,-rleitung von unter Druck stehendem Arbeitsmittel nach Entlastungskammern
auf der Außens;:ite der mit Hilfsschiebern versehenen Laufringe.
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Bei Vielzellenverdichtern mit sichelförmigem Arbeitsrauin «-erden
die Fliehkräfte der in Schlitzen des Rotors frei, beweglichen Schieberkolben durch
mitumlaufende Laufringe aufgenommen, deren Innendu.rchinesser etwas kleiner ist
als die Gehäusebohrung, so daß sich die Schieberkolben nur gegen die Laufringe abstützen
können. Die: Laufringe, werden ferner durch tlali in den Verdich,terkammern herrschenden
Verdichtungsdruck einseitig belastet, so daß sie ihre Lage senkrecht zu ihrer Achsrichtung
zu verschieben suchen. Zum Ausgleich dieser Kräfte. hat man schon vorgeschlagen,
in dem Ringrauen zwischen Laufring und Gehäuse durch in radialen Schlitzen des Laufringes
frei verschiebbar angeordnete Hilfsschieber, die sich gegen die Geliäu.sewand, abstützen,
mitumlaufende Entlastungskammern zu schaffen, die durch Bohrungeli im Laufring mit
dem sichelförmigen Arheit.srauin des Verdichters verbunden sind, so daß auf der
inneren und der äußeren Seite des Laufringes der gleiche Druck herrscht. Da die
Laufringel infolge, der exzentrischen Lagerung des Rotors mit einer anderen, gewöhnlich
größeren Geschwindigkeit umlaufen als der Rotor, ändert sich jedoch laufend die-
Lage einer solchen Entlastungskammer gegenüber ihrer Verdichterkainmer, so daß in
gewissen Stellungen der Gendruck in der Entlastungskammer nicht mehr aus der gegenüberhegenden,
sondern der vorhergehenden oder folgenden Verdichterkammer entnommen ist. Durch
diese periodischen Änderungen des Gegendruckes ergibt sich kein völliger Druckausgleich
mehr, so daß eine pendelnde Verschiebung des Laufringes parallel zu seiner Achse
zwischen der Druckseite und der Saugseite des Verdichters hervorgerufen wird. Dies
führt zu Erschütterungen der ganzen Anlage und zu erhöhtem Verschleiß in der Gehäusebohrung
und an den Schieberkolben.
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Nach einem weiteren bekannten Vorschlag erfolgt die Überleitung des
Druckmittels aus den. Arbeitskammern des Verdichters in die Entlastungskammern nicht
durch Bohrungen des Laufringes, sondern durch im feststehendem Teil des Gehäuses
angeordnete Anzapfbohrungen, die zu einer Verteilernut in der Gehäusebohrung für
den Laufring führen. Durch die ortsfest angeordnete Verteilernut wird das aus dem
Arbeitsraum der Verdichterkammer übergeleitete Druckmittel auf mehrere durch die
Hilfsschieber des Laufringes gebildete Entlastungskammern gleichzeitig verteilt.
Nach dem bekannten Vorschlag wird eine derartige: Entlastung lediglich für, die
Fliehkräfte der Schieberkolben vorgesehen und eine entsprechende Lage der Verteilernut
gewählt. Durch diese Maßnahme wird jedoch ein völliger Ausgleich der auf den Lau.fririg
wirkenden Kräfte reicht erzielt, insbesondere nicht bei den verschiedenen Betriebszuständen.,
die beim Anlauf und im Loerlaufbetrieb :einerseits und im Vollastbetrieb andererseits
herrschen.
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Nach der Erfindung sind die Anzapfbohrungen für die Entnahme des unter
Druck stehenden Arbeitsmittels aus dem Arbeitsraum in einem zur axialen, Führung
des Laufringes dienenden, verdrehbar gelagerten 1.-,üh:rungsring angeordnet. Durch
diese Maßnahme kann die Lage der Anzapfbohrung durch Verdrelien des Führungsringes
verändert werden, so daß dadurch das Arbeitsmittel aus einer anderen Verdichterzelle
des sichelförmigen Arbeitsraumes entnommeiiwerden kann, falls der auf den Laufring
von außen einwirkende Entlastungsdruck vergrößert oder verkleinert werden muß, um
den gewünschten Kraftausgleich zu erzielen. Besonders beim erstmaligen Einstellen
des Verdichters sowie auch bei später gegebenenfalls notwendig «erdenden Nachregulierungen
ist es zweckmäßig und vorteilhaft, eine gewisse Nachstellmöglichkeit zu besitzen,
um die jeweils günstigste Allzapfstelle wählen zu können und die etwa noch vorhandenen
Ungleichmäßigkeiten und seitlichen Schwingungen der Laufringebewegung zu beseitigen.
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Nacli einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Führungsring
mit einer voz der Ausschubkante des Arbeitsraumes angeordneten Anzapfbohrung versehen,
die zu einer Verteilerkammer im Bereich des Kompressionsdruckes führt, sowie im
Bereich der Au:sschuböffnung des Gehäuses mit einer weiteren Anzapfbohrung, die
mit einer getrennten Verteilerkammer im Bereich des Ausschubdruckes des Arbeitsmittels
in Verbindung steht. Durch die Anordnung je
einer Verteilerkammer
bzw. einer zugehörigen Entlastungszone im Bereich des Kompressionsdruckes sowie-
des Ausschubdrückes des Arbeitsmittels kann der auf den Laufring von außen einwirkende
Entlastungsdruck den verschiedenen Betriebszuständen angepaßt werden, die beim Anlauf
und im Leerlaufbetrieb einerseits und im Vollastbetrieb, andererseits bestehen.
Durch Dieb Entlastungszone .im Bereich des Kompressionsdruckes kann ein. Ausgleich
der auf den Laufring von innen einwirkenden Verschiebungskräfte erfo'.gen, die sich
aus -den Fliehkräften, den Radialkomponenten der Reibüngskräfte der Schieberkolben
sowie dem in der '#ler'dichte,rka.mm,-,r der Druckseite herrschenden. Kämpre@ss,iönsdruclc
zusammensetzen. Diese Kräfte treten jedoch nur im Anlauf bzw. im Leerlaufbetrieb
auf, wenn nämlich der Druckstutzen des Verdichters ohne Gegendruck ist. Der Kompressionsdruck
wird dabei durch eine vor der Ausschubkante im VGrring angeordnete Anzapfbohrung
entnommen und zum Druckausgleich in die in diesem Bereich angeordnete Verteilerkammer
und die, entsprechenden Entlastungskammern geführt. Bei Volllastbetrieb. arbeitet
der Verdichter dagegen. auf Gegendruck, so daß auf den Laufring im Bereich des Ausschubes
außerdem noch der Druck im Druckstutzen bzw. der Kesseldruck einwirken. Der im Au.ssch:ubbereich
herrschende Druck ist entsprechend dem im Kessel herrschenden, im praktischen Betrieb
schwankenden Gegendruck veränderlich. Durch die getrennte Entlastung des Laufringes
im Bereich des Ausschubes g=emäß der Erfindung können die veränderlichen Gegendrücke
durch sich entsprechend ändernde Entlastungsdrücke. ausgeglichen werden, so daß
der Laufring auch bei wechselnden Gegendrücken schwingungsfrei umläuft und ein vollständiger
Kräfteausgleich erzielt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen dargestellt.
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Fig. i ist ein durch den Laufring führender Querschnitt des Vielzellenverdichters;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Kräfteverlaufes am Laufring; - Fig.
3 ist Teil eines Längsschnitte.- durch Laufring und Führungsring in vergrößertem
Maßstab; Fig. d ist ein durch den Führungsring führender Ouerschnitt.
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In dem Gehäuse i des Vielzellenverdichters ist der Laufring 2 zentrisch
angeordnet. Am äußeren Umfang des Laufringes sind in radialen Schlitzen frei verschiebbar
die Hilfsschieber 3 vorgesehen, durch die zwischen Gehäusebohrung und Laufring die
Entlastungskammern ,4 gebildet werden. Auf der Innenseite des Laufringers 2 sind
die Schieberkolben 5 geführt, die in dem exzentrisch gelagerten Rotor 6 in radialen
oder annähernd radialen Schlitzen 7 frei verschiebbar send. Mit 8 ist das Ende der
Ansaugöffnung, mit 9 der Beginn und mit fo das Ende der Ausschuböffnung bezeichnet,
während i i die Saugseite und 12 die Druckseite bezeichnet. Der Laufring :2 ist
axial durch den Führungsring 13 geführt, der in seiner Lagerung etwas verdreht werden
kann. Der Führungsring 13 ist mit Anzapfbohrungen 14 versehen, die die Verbindung
zwischen - dem sichelförmigen Arbeitsrauen des Verdichters und einer sich über einen
gewissen Teil des Umfanges des Führungsringes 13 erstreckenden nutaxtigen Verteilerkammer
15 herstellen. Im Bereich der Verteilerkammer 15 sind in dem Gehäuse i mehrere Längsbohrungen
16 angeordnet, die über Kanäle 16' mit den: Entlastungskammern 4 in Verbindung stehen.
Im Bereich der Kompression ist nun die Verteilerkammer 15" angeordnet, die durch
die Anzapfbohrung 14" mit dem sichelförmigen Arbeitsrauen in Verbindung steht. Die
Anzapfboh,rung 1.4" befindet sich normalenveise kurz vor dem Beginn 9 der Ausschuböffnung
12. Im Bereich der Ausschul)öffnung selbst ist eine weitere Verteilerkammer 15l,
angeordnet, die durch die Anzapfbohrung 1.4v mit dein inneren Raum verbunden ist.
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In Fig. 2 sind die radial auf den Laufring wirkenden Kräfte in schematischer
Darstellung veranschaulicht. Die Linie 17 stellt den Verlauf der Summe aller von
innen nach außen auf den Laufring einwirk°nden Kräfte dar, die sich aus den Fliehkräften
der Schieberkolben, der Radialkomponente der Reibungskräfte der Schieb°rkolben in
den Rotorschlitzen 7 sowie der Radialkomponente .des in den Verdichterkarnmern des
sichelförmigen Arbeitsraumes sich einstellenden Druckes zusammensetzt. Diese Kräfte
nach der Linie 17 wirken auf den Laufring 2 beim Anlauf sowie beim Arbeiten des
Verdichters im Leerlaufbetrieb, wobei der Saugstutzen völlig geöffnet und ein Kesselüberdruck
im Druckstutzen 12 nicht vorhanden ist. Bei ansteigendem Kesseldruck treten im Bereich
des Ausschubes des Druckmittels noch entsprechende Druckkräfte etwa im Verlauf der
Linie i8 hinzu, so daß sich im Vollastbetrieb aus den Druckkräften 17 und i8 eine
gesamte nach der Druckseite gerichtete Kraftkomponente ergibt, die sich je nach
der Höhe des Enddruckes in ihrer Größe und Richtung ändert.
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Durch den Druckausgleich werden auf den Laufring von außen nach innen
einwirkende Gegenkräfte erzeugt, die den Laufring im Gleichgewicht halten. In der
Kompressionszone wird durch das durch die Anzapfbohrung 1q." in die Verteilerkammer
15Q übergeführte Druckmittel in, den in diesem Bereich befindlichen Entlastungskammern
.4Q ein Gegendruck mit dem Druckverlajuf etwa nach der Linie i9 in Fig. 2 erzeugt,
der den in dieser Zone auf den Laufring von innen nach außen einwirkenden Kräften
nach der Linie 17 das Gleichgewicht hält. Ein entsprechender Ausgleich erfolgt in
der Ausschubzone durch das durch die Anzapfbohrung 1q.v in die Verteilerkammer 15v
übergeleitete Druckmittel, wobei sich in diesem Bereich eine Gegenkraft nach der
Linie 2o ergibt, die zum Ausgleich der Druckkräfte 18 dient. Durch diesen
für die Kompressionszone und die Ausschubzone getrennten Druckausgleich wird der
Laufring jeweils sowohl beim Anlaufen bzw. beim Leerlaufbetrieb als auch beim Vollastbetrieb
völlig und gleichmäßig im Gleichgewicht gehalten, da die zum Druckausgleich erforderlichen
Gegendrücke von den nach außen wirkenden Drücken in ihren voneinander getrennten
Zonen direkt und für sich abhängig sind.
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Auf der Saugseite i i werden im Führungsring 13 vorteilhaft eine Entlüftungsbohrung
1q., und eine Nut 15, angeordnet, durch die ein Abströmen der in den Entlastungskammern
4, nach Verlassen der Ausschubzone noch befindlichen Druckluft über eine Gehäusebohrung
16, zum Saugstutzen hin erfolgen kann. Hierdurch wird eine weitere zusätzliche Verbesserung
des Kräfteausgleichs am Laufring erzielt.