DE1628346A1

DE1628346A1 - Roots blower

Info

Publication number: DE1628346A1
Application number: DE19671628346
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl-Ing Hubrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-01-13
Filing date: 1967-01-13
Publication date: 1971-06-09

Description

POLTSIUS G. du bo H* lfeubeokum, den 11.1.1967POLTSIUS G. du bo H * lfeubeokum, January 11, 1967 Neubeokum -_1M 280BWjW**Neubeokum - _1M 280BWjW **

'» H ο ο t a ge b 1 äs e A Zusatz zum patent 1 133 500'»H ο ο t a ge b 1 as e A Addition to patent 1 133 500

Gegenstand der Erfindung bildet eine Weiterentwicklung eines Rootsgebläses mit zwei rotierenden Arbeitskolben und einem zwischen der Druckleitung und dem Gebläsegehäuse be«, findlichen Resonanzraum, dereinerseits mit der Druokleitung über sohwlngungafreie öffnungen andererseits mit dem Gebläsegehäuse durch Ausströmsohlitze aerodynamisch verbunden ist, wobei sich der Resonanzraum im Gebläsegehäuse befindet, gemäa Patent ί 133 500«The subject of the invention is a further development a Roots blower with two rotating working pistons and one between the pressure line and the blower housing «, sensitive resonance chamber, which on the one hand with the pressure line via sohwlngunga-free openings on the other hand with the Fan housing is aerodynamically connected by outflow seats, with the resonance chamber in the fan housing located, according to patent ί 133 500 «

In üblichen Rootsgebläsen wälzen sich die Flanken der Drehkolben mit einem sehr geringen Spiel gegeneinander ab und die äußersten Durchmesser und die Stirnwände der Drehkolben bewegen sich ebenfalls mit einem sehr geringen Spiel an den Gehäusewänden vorbei. In diesem Charakteristikum liegt ein sehr großer Vorteil der genannten Gebläseart, weil infolge dieses Spielee keine Berührung der drehenden Teile untereinander und keine Berührung der drehenden Teile mit den stehenden Teilen des Gehäuses stattfindet. Bs entsteht aleo keine Reibung und der Rotor sowie der "Stator brauchen nioht gesohmiert zu werden. Dae Fehlen iegliohen Sohniermittele an den Teilen, die der Gasstrom bestreicht, ermöglicht alsoIn conventional Roots blowers, the flanks of the rotary lobes roll against one another with very little play the outermost diameter and the end walls of the rotary lobes also move with very little play on the Housing walls over. In this characteristic lies a Very great advantage of the type of blower mentioned, because as a result of this play there is no contact between the rotating parts and no contact between the rotating parts and the stationary parts of the housing. Aleo does not create any Friction and the rotor as well as the stator do not need to be resisted. There are no such devices on the parts that the gas flow sweeps, thus enables

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eine absolut ölfrele Förderung und Verdichtung des Gases bzw. der Luft.an absolutely oil-free extraction and compression of the Gas or air.

Die beschriebenen geringen Spiele bringen aber auah einen großen Nachteil für diese Gebläse-Bauart mit sich. Da bei jeder Verdichtung eine mit dem Verdichtungsverhältnis wachsende Kompressionswärme entsteht und die schädliche Überströmung in den Spielen die Saugseite noch zusätzlich aufheizt, nehmen besonders die sich drehenden Innenteile des Gebläses schneller und in größerem Maße diese höheren Temperaturen an und. dehnen sich stärker aus als die Gehäusewände, von denen die kühle Außenluft eine bestimmte Wärmemenge ständig abführt. Dieses Temperaturgefälle zwischen den sich drehenden Innenteilen und dem Gehäuse hat eine Verkleinerung der Spiele zur Folge. Bei hohen Druckverhältnissen wird dieses Temperaturgefälle so stark, daß die Spiele nicht mehr beherrscht werden können. Dadurch laufen die Drehkorben untereinander oder am Gehäuse an, was meist sur augenblicklichen Zerstörung der Maschine führt· The small games described bring but auah a major disadvantage for this type of fan. Since with each compression one with the compression ratio increasing compression heat is created and the harmful overflow in the games the suction side additionally heats up, take the rotating ones in particular Internal parts of the fan faster and in larger size Measure these higher temperatures and. stretch more than the housing walls, from which the cool outside air constantly dissipates a certain amount of heat. This The temperature gradient between the rotating inner parts and the housing reduces the play result. At high pressure conditions this temperature gradient becomes so strong that the games no longer dominated can be. As a result, the rotating cages run against each other or on the housing, which usually leads to the instant destruction of the machine.

Man müßte also, um Bioher au gehen, mit sehr großen Spielen arbeiten. Große Spiele bringen aber wiederum eine starke Wlrkungsgradverschleohterung und eine größere überströmmenge mit eich* Letzter· verstärkt wieder den Aufheizungsprozeß, so daß man also auoh auf diesem Wege bald zu einer oberen Druokverhältniagrenz· kommt, die einfach weder ,mit großen Spielen noqh mit kleinen SpielenSo one would have to go to Bioher au with very large ones Play work. But big games bring another one strong deterioration in efficiency and a larger one overflow volume with calibration * last · reinforces the Heating up process, so that one is auoh on this way soon comes to an upper pressure ratio limit · that simply neither, with big games noqh with small games

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nimmtake

wegen' der hier beschriebenen Verhältnisse zu tiberschreitenist. is to be exceeded because of the conditions described here.

Die aufgeheizte schädliche Überetrömung bringt aber auch noch eine zusätzliche Wirkungsgradverschlechterung mit sich, die meistens bei den theoretischen Überlegungen viel zu wenig beachtet wird. Das auf die Saugseite zurückströmende, aufgeheizte Gas vermischt sich mit dem Ansaugvolumen und verleiht ihm so eine höhere Temperatur, was erstens schon einmal zu einer wesentlichen Verschlechterung der Füllung und damit des Wirkungsgrades führt. Zusätzlich wird aber auch die. Verdichtungsanfangs temperatür erhöht, was wiederum zu einer Erhöhung der Verdichtungsendtemperatur führt. Mit dieser höheren Verdichtungsendtemperatur strömt wieder die Überströmmenge auf die Saugseite zurück und heizt die Saugseite noch stärker als beim vorhergehenden. Arbeitsprozeß, auf. Dieser Vorgang schaukelt sich mit jeder Umdrehung solange weiter auf bis ein Wärmegleichgewioht zwischen der Wärmemenge, die über das Gehäuse abgeführt werden kann und der Wärmemenge, die erzeugt wird, zustandekommt.However, the heated, harmful overflow brings also an additional deterioration in efficiency, which is mostly in the theoretical considerations far too little attention is paid. The heated gas flowing back to the suction side mixes with the Suction volume and gives it a higher temperature, which first of all leads to a significant deterioration the filling and thus the efficiency. In addition, the. Compression start temperature increases, which in turn leads to an increase the final compression temperature leads. With this higher compression end temperature, the overflow volume flows again back to the suction side and heats the suction side even more than the previous one. Work process, on. This process continues to rock with each rotation until a heat equilibrium between the Amount of heat that can be dissipated via the housing and the amount of heat that is generated.

hei&e^ schädliche ttUOkströmung bestimmt: als«* diie; obere !iefltperaturgrenze d^^ lfeschine undi iam«itdilei er— fordterlicheii Spiele sowie den erreichbaren lia?feings;gra Nach den physikalischen Gesetz«« erreicht sbe-r d&e? Ge-Bohwindiglceit dee &u£ die Saugee4te^ zurueiiströltte^ie^ ^^^ , Gase s laereitä* bed eättoem DruckverhSltnis; vcm üngeätSir 2he & e ^ harmful ttUOkstrom determined: as «* diie; upper temperature limit of the machine and iam «itdilei er— demanding games as well as the achievable lia? feings; gra According to the physical law «« reached sbe-r d & e? Ge-Bohwindiglceit dee & u £ die Saugee4te ^ zurueiiströltte ^ ie ^ ^^^, Gases laereitä * bed ettoem pressure ratio; vcm üngeätSir 2

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die kritische Geschwindigkeit, die gleich der Schallgeschwindigkeit 1st. über dieser Geschwindigkeit kann sich die schädliche Rückströmung nicht bewegen, weil man in den Spielen nie überkritische Düsenverhältniese haben wird. Von diesem genannten Druckverhältnis ab, wäre also die schädliche Rückströmung mengenmäßig konstant, was einem Vordringen in höhere Druckbereiche sehr entgegenkommen würde. In der Praxis wächst aber die überströmende Menge weiter an, weil die Schallgeschwindigkeit eine Funktion der Temperatur ist und ebenfalls mit steigender Temperatur ansteigt. Von dem genannten kritischen Druokverhältnis ab, das ungefähr bei 2,0 liegt, ist also nur noch die ansteigende Temperatur für die mengenmäßige Vergrößerung der schädlichen Rückströmung, damit für die weitere Aufheizung dee Ansaugvolumens und folglich also für die Verschlechterung des Wirkungsgrades verantwortlich zu machen. .the critical speed, which is equal to the speed of sound. above this speed can get the harmful backflow doesn't move because you're in the games never have supercritical nozzle ratios will. From this pressure ratio onwards, the harmful return flow would be constant in terms of quantity, what a penetration into higher pressure areas would be very helpful. In practice, however, the overflowing increases Amount continues to increase because the speed of sound is a function of temperature and also with increasing Temperature increases. From the above-mentioned critical pressure ratio, which is approximately 2.0, is only nor the rising temperature for the quantitative increase in the harmful return flow, thus for the to make further heating of the intake volume and consequently responsible for the deterioration in efficiency. .

Man hat deswegen auf mehrere Arten versucht, dieae Nachteile au vermeiden. Die einfachste Methode wird am hakigsten mit begrenzten Erfolg angewendet, indem man •das Gehäuse kühlt. Die gekühlten Genaueewände führen eine, «war nur geringe Wärmemenge dee in Gebläse etröeenden (Hlsee ab und erlauben somit eine schwache Steigerung des erreichbaren Druckverhältnisses, Diese MaSnahme erreicht jedoch bald eine Grense, weil «loh jetit da« Ge- i häuse infolge der Kühlung nicht mehr «o stark dehnt und die Spiele zwischen Gehäuse und Drehkolben verringertAttempts have therefore been made in several ways to avoid the disadvantages. The simplest method, the most commonly used with limited success, is by • cooling the case. The cooled precision walls lead to a, "was only a small amount of heat deeeende in the fan (Hlsee off and thus allow a slight increase in the achievable pressure ratio. This measure, however, soon reaches a limit, because" there is no housing due to the cooling more «o strongly expands and the clearances between the housing and the rotary piston are reduced

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werden. Sie.Kühlung des Gehäuse« begünstigt also die Gefahr des Anlaufens der Drehkolben an Gehäuse und kann deswegen nur zu einer sehr schwachen Steigerung des Druokverhältniases verwendet werden. Richtiger ist es deswegen, die Drehkolben zu kühlen, wie es in seltenen fällen, besonders in der Vakuumteohnik, wo sehr große Druokverhältniese bewältigt werden müssen, angewendet wird. Dieses Verfahren verringert sogar die Gefahr des Anlaufens der Drehkolben am Gehäuse und erlaubt deswegen größere Steigerungen der Druokverhältnisse. Die eurückatröaende schädliche Überatrömmenge wird allerdings dadurch nur unwesentlich gekühlt, weshalb auch dadurch der Wirkungsgrad beim Vordringen zu höheren Drückverhältnissen kaum günstig beeinflußt wird. Außerdem ist dieses Verfahren der Drehkolbenkühlung so kostspielig und kompli-will. You. Cooling the housing "favors the There is a risk of the rotary lobes running against the housing and can therefore only lead to a very slight increase in the Druokbedingungenes are used. It is more correct therefore to cool the rotary lobes, as is rare cases, especially in vacuum technology, where very large pressure ratios have to be dealt with will. This procedure even reduces the risk of The rotary lobes start up on the housing and therefore allowed greater increases in pressure ratios. However, this only insignificantly cools the harmful overflow volume that flows back into the water, which is why the Efficiency when advancing to higher pressure ratios is hardly influenced favorably. In addition, this method of rotary piston cooling is so expensive and complicated

, ziert, daß es nur in Sonderfällen, bei denen der Preis, that adorns it only in special cases where the price

der Hasohlne keine Rolle spielt, angewendet werden kann. Denn eine Drehkolbenkühlung verteuert eine Maschine um mehr als das Doppelte. Diese Verteuerung bringt aber fast keinen Wirkungegradgewinn. Deswegen ist diese Methode sehr unwirtechaftlioh und nur für selten· Ausnahmefällewhich Hasohlne does not matter, can be used. Because rotary piston cooling makes a machine more expensive more than double. However, this increase in price brings almost no gain in efficiency. That is why this method is very unprofitable and only for seldom · exceptional cases

.anwendbar..applicable.

In einem weiteren Lösungevereuch wird ein Kühlsystem direkt im Drucketutaen_einunmittelbarer Nähe der Kolben- ■ Kreisbahn, so dicht wie aöglioh an die Drehkolben ange-" ordnet. Hier will man die pulsierend· Luft im Druckstutzen benutzen, die während ihrer Pulsation periodischIn another solution Ever you a cooling system inunmittelbarer directly in Drucketutaen _e nearby is reasonable the piston ■ orbit as close as aöglioh to the rotary piston "associates. Here you want to use the pulsating · air in the discharge nozzle that periodically during their pulsation

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In den Druckstutzen gedrückt wird, um die in Kolbennähe befindliche Luft und damit den Drehkolben selbst zu kühlen. Wenn ein Drehkolben in Verlauf seiner Drehung die Auslaßseite mit der Förderkammer in Verbindung bringt) strömt in bekannter Weise das Gas höheren Druckes in die Förderkammer zurück. Dieses zurückströmende Gas kommt aber nur zu einem verschwindend ge- , ' ringen Prozentsatz von der so gekühlten Äuslaßseite her. Die sich öffnende Förderkammer wird dagegen von*dem heißen, ungekühlten Gas gefüllt, das sich auf» der anderen Gebläseseite, also noch im Gebläseraum befindet. Außerdem wird die schädliche überströmung, die ja i..\,<h ·. unmittelbar aus dem Gebläseraum abgezogen wird, auch hiervon nicht günstig beeinflußt. Eine Wirkung let zwar nachweisbar vorhanden, jedoch ist diese nicht so befriedigend, daß das Problem als gelöst betrachtet werden kann. Diese Einrichtung wird deswegen nur selten eingebaut.The air in the vicinity of the piston and thus the rotary piston itself is pressed into the pressure port to cool. When a rotary piston in the course of its rotation the outlet side in connection with the delivery chamber brings) the gas of higher pressure flows back into the pumping chamber in a known manner. This back-flowing gas only comes to a negligibly fight percentage from the so cooled outlet side. The opening delivery chamber, on the other hand, is controlled by * the hot, uncooled gas, which is on the on the other side of the fan, i.e. still in the fan compartment. In addition, the harmful overflow that i .. \, <h ·. is withdrawn directly from the blower room, also not influenced favorably by this. An effect let it be demonstrably present, but not so satisfactory that the problem is considered solved can be. This device is therefore rarely installed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an Kootsgebläsen, bei denen mit einer Voreinströmung gearbeitet wird, das in die Förderkammer zurückgeführte Gas intensiv zu kühlen und dadurch die oben beschriebenen Haohteile weitgehend au vermeiden.The invention is based on the object of Koots blowers that work with a pre-inflow is to intensively cool the gas returned to the delivery chamber and thereby largely avoid the above-described main parts.

Erfindungsgemäß wird dies« Aufgabe dadurch gelöst, daß der Resonanzraun zum Zweoke der inneren Kühlung der Drehkolben und aur Wirkungagraderhöhung von Kühlelementen durchzogen ist.According to the invention, this "object is achieved in that the resonance space for the purpose of the internal cooling of the Rotary piston and aur degree of effectiveness increase of cooling elements is traversed.

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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einer ?lgur veranschaulicht, in welcher die Pörderkanuner 1 anstatt voa Ausblasstutzen2 von einer besonderen Hesonanzkammer 3 her durch Voreinströmung gefüllt wird, noch ehe dieThe invention is illustrated in the drawing in a? Lgur, in which the Pörderkanuner 1 instead of voa Exhaust connection 2 from a special resonance chamber 3 is filled by pre-inflow, even before the

Verbindung zwischen Förderkammer 1 und eigentlichem Ausblasstutzen 2 hergestellt ist. Die durch die zusätzliche Resonanzkammer· 3 geleitete Druckluft wird während Ihres Rindurchetrömens du-roh βίβ vo# KühlleieiBenten 4 gekühlt, so daß das in die Pörderkammer 1 zurückströmende Gas eine geringere Temperatur als das Gas im Druckstutzen 2 hat, die innerhalb beliebiger Grenzen gewählt werden kann.Connection between delivery chamber 1 and the actual Blow-out nozzle 2 is made. The compressed air passed through the additional resonance chamber x 3 is during Your beef pouring through you-roh βίβ von # KühlleieiBenten 4 cooled so that the flowing back into the pumping chamber 1 Gas has a lower temperature than the gas in the pressure port 2, which is within any limits can be chosen.

Auf diese Weise erfahren die Wände der Pörderkamaern 1 eine Abkühlung, d.h. sowohl die Gehäusewandβ 5de» Gebläses, als auch die Arbeitskolben 6 während einer Umdrehung je einmal von beiden Seiten. Die Unzuträglichkeiten Infolge Wärmeausdehnung der Arbeitekolben 6 sind demzufolge beachtlich vermindert worden. ■In this way, the walls of the Pörderkamaern 1 a cooling, i.e. both the housing wall β 5de »blower, as well as the working piston 6 during a Turn once from both sides. The inconveniences due to thermal expansion of the working pistons 6 have consequently been reduced considerably. ■

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Claims

Neubeckum, January 11th, 1967 280-Hst-Hu / Nh • DT 466

PATENT CLAIM

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Roots blower with two rotating working pistons and one between the pressure line and the gneeblower housing located resonance chamber, on the one hand with the pressure line via vibration-free openings, on the other hand is aerodynamically connected to the fan housing through overflow slots, the resonance chamber in the Fan housing is located, according to Patent 1,133,500, characterized in that the Reso. nanzraura for the purpose of internal cooling of the rotary lobes and pervaded by cooling elements to increase efficiency and that its volume is increased by the volume of the cooling elements located therein.

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