DE1628347A1 - Innere Kuehlung eines im Unterdruckgebiet arbeitenden Rootsgeblaeses - Google Patents

Description

POUSItIS Cm.b.Hb Neübeckum, den 18.1.19^7

Heubeckum 280-Hst-Hu/Nh

BT 468

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^Innere Kühlung eines im ünterdruckgebiet arbeitenden RootsgebläBes'¹

Die Erfindung bezieht eich auf die innere Kühlung eines im ünterdruckgebiet arbeitenden RootsgebläeeB mit zwei rotierenden Arbeitskolben und mit ?preinströmBChlitzen, die sich erheblich vor dem eigentlichen Auslaß befinden.

In Üblichen' RootBgebläsen wälzen eich die. Planken 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 Spieles keine Berührung der drehenden Teile untereinander und keine Berührung der drehenden mit den stehenden Teilfn des Gehäuses stattfindet. Es entsteht also keine Reibung/ und die Rotoren sowie der Stator brauchen nicht geechmitrt zu werden. Das iehlen jeglichen Schmlermittele an d«n Teilen, die der Gasstrom beetreicht, ermöglicht also

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eine absolut ölfreie Förderung und Verdichtung des Gases bzw. der Luft.

Die beschriebenen geringen Spiele bringen aber auch einen großen Nachteil für diese Gebläse-Bauart mit sich. Da, be.i jeder Verdichtung eine mit dem Verdichtungsverhältnis wachsende Kompressionswärme entsteht und die sohädliche 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 eich drehenden Innenteilen und dem Gehäuse hat eine Verkleinerung der Spiele zur Folge* Bei hohen Druokverhältniasen wird dieses Temperaturgefälle so stark, daß die Spiele nicht mehr beherrscht werden können. Dadurch laufen die Drehkolben untereinander oder am Gehäuse an, was meist zur augenblicklichen Zerstörung der Maschine führt·

Man müßte also, um sicher su gehen, mit sehr großen Spielen arbeiten. Große Spiel« bringen aber wiedarum eine starke Wirkungsgradverechleohterung und eine größere Überströmmenge sit eich. Letstere verstärkt wieder den Aufheizungsprozeß, so daß man also auch auf iiesea Wege bald zu einer oberen Druokverhaltnisgrens® kommt, die einfach weder mit großen Spielen noch mit kleinen Spielen

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g der !tier beechriebsnen Yerhältnisae mx überaehreiten Ist·

DI« aufgeheizte schädliche $beretrömung bringt aber auch noch eine zuaätzliGhe W^kungsg mit slph, die meistens bei den theoretischen Ü g«n viel zu wenig beachtet wird. Das auf 41« Saugsfilts :ZiUtTlo3E8tr9iaende, aufgeheizt« #as vearmlBöht ei«3|i mit Ansaugvolunien .und verleiht ihm so «ine höhere was erstens schon einmal zu einer wesentlichen schleiJhterung der Füllung und damit dess führt. Zusätzlich wird aber auch die fangs temperatur erhöht;, was wiederum zu einer fJrMhung der Verdichtungsendtemperatur führt. Mit dieser höheren 'Verdichtungsendtemperatur strömt wieder dl« iJberströmfflenge auf die SäugBelte aurilcik; und heizt die Saug seit e noch stärker als beim y©rherigehenden Arbeitappozeß iiieeer Vorgang schaukelt sich mit Jeder Hlmdrehung lange weiter auf bis ein ÄrmegleichgewiOht zwiaehen der Wärmemenge, di« über dae Gehäuse abgeiaihrt werden kann und übt Wärmemenge;, die erzeugt wirdi, zustandeifcommtv.

heiß«, schädliche Eücketrömung bestimmt also die obere Temper at urgrenze der Maschine und 4 amit €1« erf©rderlichen Spiele bowI« den erreichbaren Wirkungsgrad-Hach den physikalischen Gesetzen erreicht aber die $e~ achwindigkeit des auf di« Saugseite zurüokiitrömenden Oaees bereite bei einem Druckverhältnia von unjgeÄähr 2,0

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die kritische Geschwindigkeit, die gleich der Schallgeschwindigkeit ist. Über dieser Geschwindigkeit kann sich die sohädliohe Rückströmung nicht bewegen, weil man in den Spielen nie überkritische Düsenverhältnisse haben wird. Von diesem genannten Druckverhältnis ab, wäre also die schädliche Rücketrömung 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 Punktion der Temperatur ist und ebenfalls mit steigender Temperatur ansteigt. Von dem genannten kritischen Druokverhältnie ab, das ungefähr bei 2,0 liegt, ist also nur noch die ansteigende Temperatur für die mengenmäßige Vergrößerung der sohädlichen Rückströmung, damit für die weitere Aufheizung des Ansaugvolumens und folglioh also für die Verschlechterung des Wirkungsgrades verantwortlich zu machen.

Man hat deswegen.auf mehrere Arten versucht, diese Nachteile au vermeiden. Sie einfachste Methode wird am hakigsten mit begrenztem Erfolg angewendet, indem man das Gehäuse kühlt. Die gekühlten Gehäusewände führen eine, zwar nur geringe Wärmemenge des im Gebläse strömenden Gases ab und erlauben somit eine schwache Steigerung des erreichbaren Druckverhältnisees. Diese Maßnahme er-' reicht jedoch bald ein« Grenae, weil aioh jetat das Genaue e infolge dtr Kühlung nicht mehr so stark dehnt und die Spielt zwischen Gehäuse und Drehkolben verringert

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ird^n. Me Kühlung dfa Gehäuse^ be|

Gefahr des Anlaufens der Brehkolben aia gehäuse und leann deswegen nur zu: einer se.hr laöhwaöhen Steigerung des" BrucicYsrhältniaaes; verwendet werden. Richtiger .iat es deswegen, die Dr^hicolben ^u kühlen? wie eä in seltenen Fällen, besonders in der Vakuumtechnik, vtd sehr große BruckyefrhältnissJe bewältigt werden müs'aen, angewendet; wird,/Biesea Yerfahren verringert aöga'r die Gefahr des Anlaufens der BrehkQlbenäDt Gehäuse und erlaubt deswjegen größere Steigerungen de^ |)ruci:verhältniaäe_? Jie Siuruclcatr&nende.' achädliphe Überatrömmenge Vitra, allerdinga d^ durch nur 'unweaentliöh; gektihlt, weahalb Wirkungegrad beim Vordringen zu höheren kaum günstig beeinflußt wi-Pd, Außerdem iat dieses * fahren der 2)rehkolben|Eühlung; so kostaplelig und kompliziert, daß es nur in Sonderifallen^ bei denen der Freiet der Kaschlne keine I^tlle ap.ie.lt $ angewendet Yierdejri kann· Benn eine Brehkolbfnkühlung: verteuert eine Maachine um mehr als daa Boppeltet Bie^e Verteuerung bringt ab§rfaat keinen Wirkungagradgewdnn. Beswegen ia.t diese Methode aehr unwirtschaftlich und nur für seltene Auana^raefälle anwendbar, -

In einem weiteren Lösungsverauch wird öin Kühlsys.tem direkt im Bruck|tutzentin%ninittelbarQr iiäiie Kreisbahn,, so dicht wie möglich an die BrehkQlben ordnet. Hier will man die pulaierende liuft ira Druck« stutzen benutzen, die während ihrer Pulsation periödiBoh

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in den Druckstutzen gedrückt wird, um die in KölbenM' '' ^: nähe befindliche Euft und damit den Drehkolhen 'selbst' * zu kühlen. Wenn ein Drehkolben im Verlauf seiner Drehung die llislaBseite mit der Förderkammer in Verbindung bringt, strömt in bekannter Weise dasGas höheren Druckes in die Börderkammer^: zurück. Dieses zurückströmönde Gss kommt aber nur au einem verschwindend geringen Prozentsatz von" der so gekühlten Auslaßaeite her. Die sidh Öffr· nende PÖrderkammer wird dagegen vpn deia heißen, kühlten Gas gefüllt» des aieh auf der anderen seite, also noch im G^biaseraum befindet. Außerdem U ie eehädliehe tJb er strömung,, die ja unmittelbar aus dem Gebläser'aum abgezogeri wird _% auch hiervon nieht günstig' beeinfluß^· Eine Wirkung ist zwar nachweisbar jedoch ist diese nicht so befriedigend, daß das als gelöst betrachtet werden kann· Diepe Einrichtung wird deswegen nur selten eingebaut_o

Ee ist iiucli schon vorgeschlagen worden, eine in des Gebläsegehäuse eingebaute Resonanzkammer mit Kühlelementen zu versehen und dadurch die Voreinströmung zum Zwecke d^r Aufftillung der Pörderkammer zu kühlen. Dieeer Vorachlag erfordert Jedoch besondere. Kühlelemente und deren Kühlung, was mit höheren Anschaffunga-- und Betriebskosten ver-*

bunden dst« "^:;

Der* !Erfindung¹ lieget die/ AufgabV zugruhd^f; a^i "fm drüistgeb^iet; erbiaitendefl Röbitegebiäaeri ohne zuaMtzliche

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Kühlelemento entweder .außerhalb der Gebläse oder im Inneren.der Drehkolben eine Kühlwirkung zu erzlelen_o

Erfindungßgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die innere Kühlung durch Verbindung der Voreinströmschlitze mit der relativ kühleren Außenatmosphäre vorgenommen wird, so daß die unter Unterdruck stehenden Förderkammern von kalter Außenluft aufgefüllt werden und so ein Druckausgleich zwischen der Förderkammerluft und der im Druckstutzen befindlichen Heißluft hergestellt wird. Hierbei kann die Konstruktion so ausgelegt werden, daß die aus dem Auslaßstutzen ausgestoßene Heißluft sehr sicher von der in die Einströmschlitze einströmendenkühlen Atmosphärenluft getrennt wird.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Abbildungen veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt im vertikalen Querschnitt eine normale Lösung zur Erreichung des beschriebenen Effekts.

Fig. 2 zeigt im gleichen Schnitt eine Abwandlung dee Gebläses zum Zwecke der schärferen Trennung zwischen der heißen Ausblasstutzenluft und der kalten atmosphärischen Voreinströmluft.

ter Arbeitskolben 1 hat im Gehäuse 2 eine Förderkammer 3 vom Ansaugstutzen 4 her angesaugt. Diese Förderkammer 3 befindet sich wie der Ansaugstutzen 4 unter Unterdruck. .

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Bei weitereί^?drehung des linken Arbeitskolbens 1 gibt -er den Voreinströmßchlitz 5 frei, so daß Außenluft in die unter TJnterdruek stehende:) Borderksmmer 3 'einstrjömt und diese während der Weiteren Drehung" des" Arbieitöltölbens 1 bis zum AuBlsßstutzen 6 auf Atmosphärendruck euffüllt. Bei weiter-er ^r-BhUnJg" S^esi Arbeitekolbens; 1 ÖCfnet: er^ die;-.sof', \

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iß"'¹ Bv-- pedurehc findet, ;je,tat; keine ZuipJüciGs tr öme». der Heißluft ¥0m> Anslaßatutzeii»·6;> h,er in^ die^ ^örlleylc.amm.fr=-.3 ■mehr^ s.tsttv^f Man: konnte.: ^e^zjt noch eine Gefahr darin sehen.

der ;upi' den Mare^ns^roffieGh^itZiiSc^Bfindliioiien. luft ver und dfese- )aufh«izt,--Umx dem^u begegnen.,- wird, er-

;foreiiiatrcJinBehiitz.S ein Eiits^trömkenal 7 ⁿ ßipe·= aiche_;re Entfernung; vom. Aii jBtutzen 6 führt->_;- ;P8pi|.jt. ist. gewährleistet» .^sS₁- ein heißer luft in die Förderkämmer 3 vermieden wird.

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Claims (2)

1.}) Im ITnterdruckgeblet arbeitendes Roofegebläae mit innerer Kühlung oit^ zwei rotierenden Arbeit;»kolben und mit Voreinströmschlitzen, die eich erheblich yor dem eigentlichen Ausleß befinden, d a d u r c h g e—-_; k en η ze i ohne ^t, deß die innere Kühlung durch Verbindung der Vöreinetrömechlitze mit der^reeltiy kühleren Außenstooephäre bewirkt wird, eo daß die unter Unterdruck stehenden Förderkammern (3) von^ kslter Außenluft aufgefüllt werden und eo ein Druckausgleich zwl* sehen der Pörderkammerluft Und der im^^ Druckstutzen befindlichen heißen luft'· hergestellt wird. - .

2.) Rootsgebläse nach Anspruch 1, da durch ge k e η η ζ e i c h η et, daß die Voreinströmechlitze (5) in Gehäusekpnäle (7) ausmünden, deren Enden möglichst weit vom Auslaßstutzen (6)·entfernt sind. ;

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