DE1403596A1

DE1403596A1 - Zur Vakuumerzeugung geeignete Drehkolbenmaschine

Info

Publication number: DE1403596A1
Application number: DE19601403596
Authority: DE
Inventors: Schibbye Lauritz Benedictus
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1959-09-08
Filing date: 1960-09-08
Publication date: 1968-11-28
Also published as: GB966752A; US3265293A; CH393617A

Description

Priorität der schwedischen Patentanmeldung Ser.Fo. 8297/59 vom 8. September 1959

Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenmaschinen mit in Eingriff miteinander stehenden schraubenförmigen männlichen und weiblichen Rotoren, welche mit einem die Rotoren umgebenden Gehäuse derart zusammenwirken, daß Arbeitskammern mit bei der Drehung der Rotoren variierendem Volumen gebildet werden, und betrifft eine zur Vakuumerzeugung geeignete Drehkolbenmaschine, die mit zumindest zwei Druckstufen versehen ist.

Bei dem Versuch, eine gewöhnliche einstufige Drehkolbenmaschine als Vakuumpumpe, zum Beispiel für den Kondensator einer Turbinenanlage, zu verwenden, musste zur Erzielung einer ausreichenden Dichtung für die Erzeugung des gewünschten Vakuums von beispielsweise 7,5 bis 10 mm Hg zusätzlich eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser in einer solchen Menge in die Arbeitskammern eingebracht werden, daß sich auch bei Variierung der Drehzahl und bei Änderung der Lage der Einspritzstellmn für die Flüssigkeit kein höherer volumetrischer Wirkungsgrad als etwa 12 i» ergab. Alle Versuche, diesen Wert zu erhöhen, führten zu der Erkenntnis, daß die Erzielung annehmbarer Ergebnisse

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mit einer einstufigen Drehkolbenmaschine nicht möglich ist.

Erfindungsgemäß lässt sich jedoch dadurch eine sehr einfache und wirkungsvolle Vakuumpumpe schaffen, die sich praktisch nicht teurer stellt als eine einstufige Drehkolbenmaschine, das die Drehkolbenmaschine in an sich bekannter Weise zweistufig ausgeführt wird, wobei jedoch im Gegensatz zu den bekannten zweistufigen Drehkolbenkompressoren die Rotorteile der ersten Stufe so bemessen sind, daß diese in der Hauptsache als Ventil für den Einlauf zu der nachfolgenden Stufe dient« Zu diesem Zwecke werden die Rotorabschnitte derart bemessen, daß die erste Stufe nur ein Druckverhältnis von höchstens 5s1 , vorzugsweise 2:1 bis 3:1 besitzt, während die zweite Stufe das restliche Druckverhältnis bis hinauf zum Druck des umgebenden Raumes bewältigt· Zwischen den beiden Stufen ist eine Dichtung angeordnet, der Flüssigkeit zugeführt wird und die dabei relativ einfach ausgeführt sein kann·

Wird die erste Stufe für ein Druckyerhältnis von ca. 2:1 bemessen, so lässt sich in dieser Stufe ein sehr hoher volumetrischei Wirkungsgrad erreichen, der 95 bis 100 $ betragen kann. Dies hat zur Folge, daß der Rotordurchmesser und damit die Abmessungen der gesamten Drehkolbenmaschine klein gehalten werden können, und dadurch die gesamte zweistufige Drehkolbenmaschine billiger als eine Einstufenmaschine wird, mit deren Rotoren nur ein volumetrischer Wirkungsgrad von höchstens 15 bis 20 $ erreichbar ist·

Der mit der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine erreichbare volumetrische Wirkungsgrad von ca. 95 bis 100 $> bedeutet ferner, daß sich Toleranzen im Spiel zwischen den Rotoren und zwischen jedem Rotor und dem Gehäuse, die sich in der Massenproduktion schwerlich vermeiden lassen, nur unwesentlich auswirken· Bei einer Toleranzbreite von 10 #, mit der stets gerechnet werden muß, ändert sich der volumetrische Wirkungsgrad bei

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der zweistufigen Drehkolbenmaschine nur um 5 $, während er bei einer einstufigen Maschine mit einem Gesamtwirkungsgrad von 20 io auf etwa 12 $, also um 40 $ absinken würde.

Es ist zweckmäßig, jeden Rotor mit den den beiden Stufen
zugeordneten Abschnitten in einem Stück herzustellen. Dies wird dadurch vereinfacht, daß für beide Abschnitte jeweils das gleiche Rundprofil und die gleiche Steigung beibehalten werden.

Es ist weiterhin zweckmäßig, zumindest in die erste Stufe und vorteilhafterweise auch in die die Stufen trennende
Dichtung'eine als Dichtungs- und Kühlmittel wirkende
Flüssigkeit einzuführen. In dem oben als Beispiel angeführten Fall wird dazu Wasser verwendet. In vielen anderen Fällen, wie zum Beispiel beim Vakuumgießen von Stahl, kann auch
Schmieröl verwendet werden, und in der chemischen Industrie, in der oftmals Öl ungeeignet ist, kann die Flüssigkeit aus Apiezoneprodukten oder dergleichen bestehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielsβ Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt einer erfindungsgemäßen zweistufigen Drehkolbenmaschine}

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Rotorpaar und den

Gehäusemantel der Drehkolbenmaschine nach Fig.l;

Fig· 3 eine schaubildliche Darstellung der Abhängigkeit des Rotordurchmessers D von dem Verhältnis LVLp der Rotorlängen in der ersten und zweiten Stufe.

Die Drehkolbenmaschine ist in zwei Stufen 10 und 12 aufgeteilt, die jeweils ein Paar von männlichen und weiblichen Rotorabschnitten 14 und 16 enthalten und von Mantelabschnitten 18 des Gehäuses umgeben sind· Der Einlauf in die Vakuumseitige

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erste Stufe 10 ist mit 20 bezeichnet. Von dem Auslauf 22 dieser Stufe wird das Arbeitsmedium über die Leitung 24 zu dem Einlauf 26 der zweiten Stufe 12 geleitet, von welcher es durch den Auslauf 28 in den umgebenden Raum austritt. Zwischen den Stufen ist eine Dichtung 30 angeordnet. Zu dem Einlauf 20 auf der Vakuumseite und zweckmäßigerweise auch zu der Dichtung 30 wird Flüssigkeit zugeführt, um die Dichtwirkung zwischen den Nuten und Rippen der ersten Druckstufe bzw« zwischen den beiden Druckstufen zu erhöhen. An die Leitung 24 ist ein Kühler 32 angeschlossen, der zur TemperaturSenkung des in der ersten Arbeitsstufe erhitzten Arbeitsmediums und zur Kondensierung des mitgeführten Dampfes dient ο

Figur 3 zeigt, wie erwähnt, den Zusammenhang zwischen dem Rotordurchmesser D und dem Rotorlängenverhältnis L-/Lp. Daraus geht hervor, daß für die Abmessungen der zweistufigen Drehkolbenmaschine bei einem bestimmten Rotordurchmesser ein Minimum erreichbar ist·

Die Umschlingungswinkel der Rippen bzw. Nuten in den beiden Rotorstufen werden zweckmäßig zu 250 und längenverhältnis L₁Zl₉ZU 1 : 1,2 gewähTb·

Rotorstufen werden zweckmäßig zu 250 und 300° und das Rotor-

Patentansprüche/

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Claims

Patentansprüche

1. Als Vakuumpumpe geeignete Drehkolbenmaschine mit mindestens zwei Stufen von schraubenförmigen männlichen und weiblichen Rotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorabschnitte der ersten Stufe (10) in der Hauptsache als Ventil für den Einlauf zu der nachfolgenden Stufe (12) dienen.

2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stufen entsprechend in Abschnitte unterteilten männlichen und weiblichen Rotoren in an sich bekannter V/eise aus einem Stück ausgeführt sind.

3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch gleiche G-rundprofile für alle Abschnitte des jeweiligen Rotors.

4. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch gleiche Steigung der Rotorprofile in allen Abschnitten des jeweiligen Rotors.

5. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung (30) zwischen der ersten Stufe (10) und der nächstfolgenden Stufe (12) angeordnet ist.

6. Drehkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der ersten Stufe (10) Flüssigkeit zugeführt wird, die als Dichtungs- bzw. Kühlmittel dient·

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7· Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Bemessung der ersten Stufe für ein Druckverhältnis zwischen 1:1 bis 5*1» vorzugsweise 2jl bis 3:1·

8. Drehkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckstufen (10,12) ein Kühler (32) zur Temperaturherabsetzung und Kondensierung des in dem Arbeitsmedium mitgeführten Dampfes angeordnet ist·

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