DE1551071B

DE1551071B - Parallel and external axis rotary piston machine

Info

Publication number: DE1551071B
Authority: DE
Inventors: Jan Edvard Ektorp Persson (Schweden)
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem schraubverzahnten Rippenrotor und einem schraubverzahnten Nutenrotor, die in einem von Seitenteilen begrenzten Mantel drehbar angeordnet sind, wobei der Rippenrotor einen Umschlingungswinkel zwischen 330° und 450° aufweist und im Mantel die Niederdruck-Steueröffnung angeordnet ist. Derartige Rotationskolbenmaschinen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, insbesondere sind solche bekannt, bei denen die Niederdruck-Steueröffnung sich nur über einen Teil der Mantelbreite erstreckt und im wesentlichen die Größe des an die Niederdruck-Steueröffnung anschließenden Saugstutzens hat (vgl. USA.-Patentschrift 1 821 523). Bei der bekannten Ausführungsform wird bei sehr hohen Drehzahlen wegen der kurzen zur Verfügung stehenden Füllzeit ein ausreichender Füllungsgrad nicht immer erreicht, weil das gasförmige Medium innerhalb kürzester Zeit über die gesamte Länge des Rippenrotors bzw. des Nutenrotors strömen muß. Außerdem stört, daß die Niederdruck-Steueröffnung bzw, die gleichartig ausgebildete Hochdruck-Steuer-Öffnung beim Betrieb der Rotationskolbenmaschine einem ständigen kurzzeitigen Wechsel zwischen öffnen und Schließen unterworfen ist, wodurch nicht nur Druckschwankungen in der Rotationskolbenmaschine, sondern auch in den Saug- bzw. Druckstutzen entstehen.The invention relates to a parallel and external axis rotary piston machine with meshing engagement between a helical rib rotor and a helical grooved rotor that are rotatably arranged in a jacket delimited by side parts, the ribbed rotor having a wrap angle has between 330 ° and 450 ° and arranged in the jacket, the low-pressure control port is. Rotary piston machines of this type are known in various embodiments, in particular are those known in which the low-pressure control port is only over part of the Jacket width extends and essentially the size of the adjoining the low-pressure control opening Suction nozzle has (see US Pat. No. 1,821,523). In the known embodiment is very high speeds due to the short available filling time a sufficient degree of filling not always achieved because the gaseous medium within a very short time over the entire length of the Ribbed rotor or the grooved rotor must flow. In addition, that bothers the low-pressure control port or the similarly designed high-pressure control opening during operation of the rotary piston machine is subject to a constant brief alternation between opening and closing, which does not only pressure fluctuations in the rotary piston machine, but also in the suction and pressure ports develop.

Ferner kennt man Ausführungsformen, bei denen die Niederdruck-Steueröffnung und die Hochdruck-Steueröffnung sich sowohl über einen Teil des Mantels als auch über einen Teil der Seitenteile erstrecken (vgl. USA.-Patentschrift 2 474 653, deutsche Patentschrift 848 683). Bei diesen Ausführungsformen werden die Verdichtungsräume zwischen Rippenrotor und Nutenrotor im wesentlichen von den Seitenteilen her in Axialrichtung gefüllt bzw. auf der Hochdruckseite entleert. Das bringt aber keine prinzipiellen Verbesserungen gegenüber der eingangs beschriebenen Ausführungsform. Auch lassen sich die nachteiligen Eigenschaften der bekannten Ausführungsform nicht durch geeignete Wahl des Umschlingungswinkels des Rippenrotors und der Verzahnungsart beeinflussen.Furthermore, embodiments are known in which the low-pressure control port and the high-pressure control port extend both over part of the shell and over part of the side parts (see U.S. Patent 2,474,653, German Patent 848,683). In these embodiments the compression spaces between the ribbed rotor and the grooved rotor are essentially made up of the side parts filled in the axial direction or emptied on the high pressure side. But that does not bring any principle Improvements over the embodiment described above. Also can be the disadvantageous Properties of the known embodiment not due to a suitable choice of the wrap angle of the rib rotor and the type of toothing.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolbenmaschine der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der ständig ein ausreichender Füllungsgrad gewährleistet ist und die sich durch ruhigen Lauf auszeichnet.The invention is therefore based on the object of providing a rotary piston machine of the type described at the outset Specify the type in which a sufficient degree of filling is always guaranteed and which persists characterized by a quiet run.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Niederdruck-Steueröffnung ungefähr über die gesamte Mantelbreite erstreckt. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß jeder Bereich des Verdichtungsraumes von Rippenrotor und Nutenrotor beim Umlauf von Rippenrotor und Nutenrotor unter der Niederdruck-Steueröffnung vorbeigeführt und dort gefüllt wird. Wegen der schraubenförmigen An-Ordnung der Rippen bzw. Nuten der beiden Rotoren werden gleichzeitig mehrere Rippen und Nuten bzw. Verdichtungsräume unter der Niederdruck-Steuer-Öffnung vorbeigeführt, so daß Druckstöße weder in der Rotationskolbenmaschine noch im Saugstutzen auftreten können. Damit wird ein beachtlich ruhigerer Lauf erzielt, und zwar unabhängig von dem jeweiligen Betriebszustand.According to the invention, this object is achieved in that the low-pressure control opening is approximately extends over the entire width of the jacket. This measure ensures that every area of the compression space of the ribbed rotor and the grooved rotor while the ribbed rotor and the grooved rotor revolve under the low-pressure control opening and is filled there. Because of the helical arrangement of the ribs and grooves of the two rotors several ribs and grooves or compression spaces under the low-pressure control opening are created at the same time passed so that pressure surges neither in the rotary piston machine nor in the suction nozzle may occur. In this way, a considerably smoother run is achieved, regardless of the particular one Operating condition.

Für die weitere Ausgestaltung der Erfindung bestehen mehrere Möglichkeiten. So empfiehlt die Erfindung, daß die Niederdruck-Steueröffnung durch sich parallel zu den Achsen der Rotoren erstreckenden Seitenkanten begrenzt ist. Im übrigen soll erfindungsgemäß die Anordnung so getroffen werden, daß an die Niederdruck-Steueröffnung ein Saugstutzen und an die Hochdruck-Steueröffnung ein Druckstutzen jeweils unter einem auf die durch die Achsen der Rotoren definierte Ebene bezogenen Winkel von 45° anschließt. Dadurch kann ein gewisser Teil der kinetisehen Energie des durch die Rotationskolbenmaschine fließenden Gases genutzt werden.There are several possibilities for further refinement of the invention. So recommends Invention that the low-pressure control port by extending parallel to the axes of the rotors Side edges is limited. In addition, according to the invention, the arrangement should be made such that a suction port on the low-pressure control port and a pressure port on the high-pressure control port each at an angle of 45 ° related to the plane defined by the axes of the rotors connects. This allows a certain part of the kinetic energy of the rotary piston machine flowing gas can be used.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß bei einer Rotationskolbenmaschine der eingangs beschriebenen Art bei allen Betriebszuständen ein optimaler Füllungsgrad gewährleistet ist, daß die inneren Verluste des durch die Rotationskolbenmaschine strömenden Gases wegen der günstigeren Eintrittsbedingungen beachtlieh vermindert sind und daß Druckstöße in der Rotationskolbenmaschine sowie in den angeschlossenen Saug- oder Druckstutzen weitgehend vermieden werden. Das führt nicht nur zu einem besseren Wirkungsgrad der Rotationskolbenmaschine, sondern auch zu günstigeren Betriebsergebnissen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigtThe advantages achieved with the invention are essentially to be seen in the fact that in a rotary piston machine of the type described at the beginning an optimal degree of filling is guaranteed in all operating conditions, that the internal losses of the gas flowing through the rotary piston machine are considerably reduced because of the more favorable inlet conditions and that pressure surges in the rotary piston machine as well as in the connected suction or pressure ports can be largely avoided. This not only leads to a better efficiency of the rotary piston machine, but also to more favorable operating results.
In the following, an exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained with reference to drawings. It shows

Fig. 1 die Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine, teilweise geschnitten,
Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 1,Fig. 1 is a plan view of a rotary piston machine according to the invention, partially in section,
FIG. 2 shows a section in the direction AA through the object according to FIG. 1,

F i g. 3 die Aufsicht auf eine Abwicklung längs der Linie B-B des Gegenstandes nach Fig. 2.F i g. 3 the plan view of a development along the line B-B of the object according to FIG.

Die in den Figuren dargestellte Rotationskolbenmaschine besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem schraubverzahnten Rippenrotor 1 und einem schraubverzahnten Nutenrotor 2, die in einem von Seitenteilen 3 begrenzten Mantel 4 drehbar angeordnet sind. Im Mantel 4 der Rotationskolbenmaschine sind eine Niederdruck-Steueröffnung 5 und eine Hochdruck-Steueröffnung 6 mit daran anschließenden Saug- bzw. Druckstutzen 7, 8 vorgesehen, über die die Rotationskolbenmaschine an Rohrleitungen, beispielsweise einer Verdichteranlage, angeschlossen werden kann. Der Antrieb der Rotationskolbenmaschine erfolgt über ein im Seitenteil 3 gelagertes Antriebsritzel 9. Erfindungsgemäß erstreckt sich die Niederdruck-Steueröffnung 5 über die gesamte Breite des Mantels 4 und ist durch sich parallel zu den Achsen der Rotoren 1, 2 erstreckende Seitenkanten 10 begrenzt. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform schließt sich an die Niederdruck-Steueröffnung 5 ebenso wie an die Hochdruck-Steueröffnung 6 in den Seitenteilen 3 jeweils eine Tasche 11, 12 an, die als Ausgleichsraum dient und das Auftreten unerwünscht hoher Drücke in den Verdichtungsräumen der Rotationskolbenmaschine unterbinden soll. Der Umschlingungswinkel ist etwas kleiner als 360°, es können aber auch größere Umschlingungswinkel und damit längere Rotoren 1, 2 vorgesehen werden.The rotary piston machine shown in the figures consists in its basic structure from a screw-toothed rib rotor 1 and a screw-toothed grooved rotor 2, which in one from side parts 3 limited jacket 4 are rotatably arranged. In the jacket 4 of the rotary piston machine are a low-pressure control port 5 and a high-pressure control port 6 with adjoining it Suction and pressure ports 7, 8 are provided, via which the rotary piston machine is connected to pipelines, for example a compressor system, can be connected. The drive of the rotary piston machine takes place via a drive pinion mounted in the side part 3 The low-pressure control opening 5 extends over the entire width of the shell 4 and is by itself Side edges 10 extending parallel to the axes of the rotors 1, 2 are limited. In the case of the figures The illustrated embodiment connects to the low-pressure control port 5 as well as to the high-pressure control port 6 in the side parts 3 each have a pocket 11, 12, which serves as a compensation space and the occurrence of undesirably high pressures in the compression chambers of the rotary piston machine should prevent. The wrap angle is slightly smaller than 360 °, but larger wrap angles can also be used and thus longer rotors 1, 2 are provided.

Die Betriebsverhältnisse der Rotationskolbenmaschine als Verdichter erläutert insbesondere Fig. 3, die eine Abwicklung längs des Mantels 4 der Rotationskolbenmaschine wiedergibt. Die Füllung der Verdichtungsräume erfolgt längs der gesamten Breite des Mantels 4 durch die Niederdruck-SteuerÖffnung 5. Dabei werden die während der DrehungThe operating conditions of the rotary piston machine as a compressor are explained in particular 3, which shows a development along the jacket 4 of the rotary piston machine. The filling the compression spaces takes place along the entire width of the shell 4 through the low-pressure control opening 5. This will be done during the rotation

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der Rotoren 1, 2 zwischen den Rotoren 1, 2 und dem Mantel 4 gebildeten Verdichtungsräume extrem lange offengehalten, so daß jederzeit eine ausreichende Füllung bei geringsten Strömungs- und Turbulenzverlusten gewährleistet ist. Die Verdichtung in jedem Verdichtungsraum kann beginnen, noch bevor der Verdichtungsraum selbst abgeschlossen ist, weil die auf dem der Hochdruck-Steueröffnung 6 zugeordneten Ende des Verdichtungsraumes entstehende Verdichtungswelle einige Zeit braucht, bis sie das der Niederdruck-Steueröffnung 5 zugeordnete Ende des Verdichtungsraumes erreicht hat. Die Verdichtung in den Verdichtungsräumen erfolgt dann in bekannter Weise.of the rotors 1, 2 between the rotors 1, 2 and the casing 4 compression spaces are kept open for an extremely long time, so that adequate filling is guaranteed at all times with minimal flow and turbulence losses. The compression in each compression chamber can begin even before the compression chamber itself is closed, because the compression wave generated on the end of the compression chamber assigned to the high pressure control opening 6 takes some time to reach the end of the compression chamber assigned to the low pressure control opening 5. The compression in the compression spaces then takes place in a known manner.

Claims

Patent claims:

1. Parallel and external axis rotary piston machine with meshing engagement between one screw-toothed rib rotor and a screw-toothed grooved rotor, which are in one of Side parts limited jacket are rotatably arranged, wherein the ribbed rotor has a wrap angle has between 330 ° and 450 ° and arranged in the jacket, the low-pressure control port is, characterized in that the low-pressure control opening (5) extends approximately over the entire width of the jacket.

2. Rotary piston machine according to claim 1, ίο characterized in that the low-pressure control opening (5) by side edges extending parallel to the axes of the rotors (1, 2) is limited.

3. Rotary piston machine according to claims 1 and 2, characterized in that the Low pressure control opening (5) a suction port (7) and the high pressure control opening (6) Pressure nozzle (8) each under a plane defined by the axes of the rotors (1, 2) related angle of 45 °.

1 sheet of drawings