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Einrichtung zur Kühlung einer Drehkolbenmaschine, insbesondere eines
Drehkolbenverdichters Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kühlung einer
Drehkolbenmaschine, insbesondere eines Drehkolbenverdichters, mit exzentrisch ineinander
angeordneten verzahnten Drehkolben, insbesondere mit Drehkolben der Trochoiden-Bauart,
von denen der innere einen Zahn mehr aufweist als der äußere, bei welcher Maschine
der äußere Drehkolben einseitig gelagert ist, ferner in den als nach einer Seite
offenen Hohlkörper ausgebildeten inneren Drehkolben ein zu dessen Lagerung dienendes,
mit einem entsprechenden äußeren Gehäusedeckel fest verbundenes Einsatzstück hineinragt,
welches den letzten bzw. ersten Teil des Ein- und des Auslaßkanals zur Zu- und Ableitung
des Förder- bzw. Arbeitsmediums zu den Arbeitskammern enthält sowie einen von gegebenenfalls
gasförmigem Kühlmittel durchströmten Hohlraum aufweist, und die Außenflächen des
äußeren Drehkolbens von gasförmigem Kühlmittel umströmt werden.
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Bei einer bekannten Einrichtung zur Kühlung einer Drehkolbenmaschine
ist neben zwei gekrümmten Kanälen für die Zu- und Ableitung des Förder- bzw. Arbeitsmediums
im äußeren Gehäusedeckel und im Einsatzstück in letzterem noch ein Hohlraum vorgesehen,
der von Kühlmittel durchflossen wird. In der diese Maschine beschreibenden Vorveröffentlichung
sind zwar Ein- und Auslässe zu diesem Hohlraum nicht gezeigt oder erwähnt und ist
auch nicht erwähnt, um welche Art von Kühlmittel es sich handelt, die Anbringung
von Öffnungen für die Zu- und Abführung von flüssigem oder gasförmigem Kühlmittel
kann jedoch als das Nächstliegende gelten, da die Verwendung von flüssigen oder
gasförmigen Kühlmitteln bei Verdichtern und Expansionsmaschinen das. meist übliche
ist. Das zur Kühlung der Außenflächen des äußeren Drehkolbens bei der erwähnten
bekannten Maschine benötigte Kühlmittel ist gasförmig, wird durch eine stirnseitige
Öffnung im äußeren Gehäusedeckel zugeführt, wird entlang einer Stirnwand des äußeren
Drehkolbens nach außen gelenkt, gelangt dann an die Außenumfangsfläche dieses Drehkolbens
und strömt durch eine radiale öffnung im äußeren Maschinengehäuse ab. Bei der bekannten
Maschine sind, soweit erkennbar, zwei getrennte Kühlmittelströme erforderlich, einer
für den äußeren und einer für den inneren Drehkolben.
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Um den Innenraum des Innenrotors einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine
bzw. Kreiskolben-Entspannungsmaschine zu kühlen, ist es ferner bekannt, einen gasförmigen
Kühlmittelstrom mit Hilfe eines oder zweier Kühlmittelfördergebläse auf dem kürzesten
Wege durch den Innenrotor zu schicken. Im übringen ist auch bei rotierenden Verdrängerverdichtere
anderer Bauart die Möglichkeit der Kühlung durch einen Kühlluftstrom in Hohlräumen
des Rotors allgemein bekannt. Weiterhin ist es bekannt, den äußeren Drehkolben auf
einer oder beiden Stirnseiten mit Rippen zu versehen, die als Radialschaufeln zur
Förderung des gasförmigen Kühlmittels wirken. Aber bei allen bekannten Einrichtungen
zur Kühlung von Drehkolbenmaschinen sind zur Kühlung des Innenraums des Innenrotors
und der Außenflächen des äußeren Drehkolbens zwei getrennte Kühlmittelströme erforderlich,
die oft einen größeren konstruktiven Aufwand bedingen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung zur Kühlung
einer Drehkolbenmaschine der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß der Innenraum
des Innenrotors und die Außenflächen des äußeren Drehkolbens mit einem einzigen
gasförmigen Kühlinittelstrom beaufschlagt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß gasförmiges
Kühlmittel durch einen eigenen Kühlmitteleinlaßkanal im äußeren Gehäusedeckel und
durch eine Öffnung des Einsatzstückes in den Hohlraum des letzteren eingeführt wird,
von wo es durch Öffnungen auf einer Stirnseite oder auf beiden Stirnseiten des Einsatzstückes
und durch
stirnseitige Öffnungen des inneren Drehkolbens und des
äußeren Drehkolbens in den Ringraum zwischen dem äußeren Drehkolben und dem Gehäuse
abströmt und das Gehäuse durch eine oder mehrere Kühlmittelabströmöffnungen verläßt.
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Zur Erhöhung der Fliehkraftwirkung auf das gasförmige Kühlmittel an
der oder den Stirnseiten des äußeren Drehkolbens ist der äußere Drehkolben in bekannter
Weise auf einer oder beiden Stirnseiten mit als Radialschaufeln zur Förderung des
gasförmigen Kühlmittels wirkenden Rippen versehen.
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Eine weitere Erhöhung des Kühlmittelstromes kann dadurch erreicht
werden, daß die Strömung des Kühlmittels durch einen zusätzlichen, in den Kühlmitteleinlaßkanal
fördernden Ventilator unterstützt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 die Maschine im vertikalen
Längsschnitt, F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie ,11-11 der F i g.1, F i
g. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der F i g. 1, wobei die Deckscheibe
des äußeren Drehkolbens weggelassen ist.
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Der in dem gewählten Beispiel zweizahnig ausgeführte äußere Drehkolben
1 ist in einem Gehäuse 3 einseitig gelagert und auf seiner offenen Stirnseite durch
eine Deckscheibe 2 abgedeckt. Er trägt auf beiden Stirnseiten die Rippen 1 a und
2 a und umfaßt den dreizahnigen, exzentrisch angeordneten inneren Drehkolben 4.
Dieser wird vom äußeren Drehkolben 1
über ein Zahnradpaar im gleichen Drehsinn
mitgenommen. Im Mantel des inneren Drehkolbens 4 sind Durchbrüche 6 vorgesehen,
durch welche das Arbeitsmedium in die bzw.. aus den Arbeitskammern 7, 8, 9 ein-
und ausströmt.
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In den inneren Drehkolben 4 ragt das Einsatzstück 10 hinein, das mit
dem äußeren Gehäusedeckel 11
fest verbunden ist. Durch die gekrümmten Kanäle
12 a und 13 a des äußeren Gehäusedeckels 11 sowie 12 b und 13 b des Einsatzstückes
10 wird das Förder-bzw. Arbeitsmedium zu- und abgeführt. Der innere Drehkolben 4
ist mittels eines Zapfens 14 zentrisch im Einsatzstück 10 gelagert. Die gekrümmten
Kanäle 12 b und 13 b sowie die Lagerung des inneren Drehkolbens 4 sind durch den
Hohlraum 15, der von dem gasförmigen Kühlmittel durchströmt wird, voneinander getrennt.
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Das Kühlmittel gelangt durch den Kühlmitteleinlaßkanal 16 im äußeren
Gehäusedeckel 11 und durch die Öffnung 17 im Einsatzstück 10 in den Hohlraum
15 und verläßt ihn durch die Öffnungen 18 a und 18 b auf beiden Stirnseiten des
Einsatzstückes 10.
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Durch die stirnseitigen Öffnungen 19 in der Stirnwand des inneren
Drehkolbens 4 strömt das gasförmige Kühlmittel in einen Ringraum 21 an der geschlossenen
Stirnseite des äußeren Drehkolbens 1 und gelangt von dort durch die radial nach
außen führenden stirnseitigen Öffnungen 21 a zwischen die als Radialschaufeln wirkenden
Rippen 1 a auf der geschlossenen Stirnseite des äußeren Drehkolbens 1. Durch die
Rippen 1 a des umlaufenden äußeren Drehkolbens 1 erfolgt eine Energieübertragung
auf das gasförmige Kühlmittel, wobei eine Steigerung von Druck und Geschwindigkeit
eintritt und das Kühlmittel in den Ringraum 20 des Gehäuses 3
befördert wird.
Ein Teil des Kühlmittelstromes gelangt durch die Öffnung 18 a im Einsatzstück
10 zwischen die gleichfalls umlaufenden Rippen 2 a. auf der Deckscheibe 2
und weiter in den Ringraum 20.
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Das gasförmige Kühlmittel verläßt durch die Kühlmittelabströmöffnung
22 das Gehäuse 3 der Maschine.
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Bei eventuell zwei- oder mehrstufiger Ausführung .der Drehkolbenmaschine
empfiehlt es sich, die Kühlmittelabströmöffnungen bzw. -kanäle der einzelnen Verdichterstufen
miteinander zu vereinigen.
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Falls die durch die Rippen 1 a und 2 a geförderte Kühlmittelmenge
für eine ausreichende Kühlung nicht genügt, kann ein zusätzlicher Ventilator vorgesehen
werden, der in den Kühlmitteleinlaßkanal 16 fördert.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß mit einem einzigen gasförmigen Kühlmittelstrom der Innenraum des inneren Drehkolbens
4 und die Außenflächen des äußeren Drehkolbens 1 gekühlt werden können, wobei
die als Radialschaufeln ausgebildeten Rippen 1 a und 2 a die Fliehkraftwirkung des
äußeren Drehkolbens 1 auf das gasförmige Kühlmittel erhöhen. Ein zusätzlicher, in
den Kühhnitteleinlaßkanal 16 fördernder Ventilator vermag den Kühlmittelstrom
noch weiter zu erhöhen.