DE19923234C2 - Roots-Kompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Roots-Kompressor mit dreiflügeligem Rootskolben zum Komprimieren von gasförmigem Fördermedium, bei dem abwechselnd in die von dem jeweiligen Rootskolben und der zugeordneten Förderraumwand gebildeten Förderkammern nach dem Abschließen gegenüber der saugseitigen Kammer Fördermedium über einen Voreinlassspalt aus der druckseitigen Kammer gesteuert eingespeist wird, und bei dem beim Eintauchen der Kopfpartien des einen Kolbens in den Taillenbereich des jeweils anderen Kolbens Quetschimpulse ausgelöst werden.

Bei Roots-Kompressoren dieser Art (vgl. DE 35 27 292 C2) erfolgt der zeitliche Ablauf der Einspeisung des Fördermediums aus der druckseitigen Kammer derart, dass die daraus resultierende Druckwelle hinsichtlich Wellenlänge, Amplitude, Schwingungsrichtung und Gangunterschied derart gestaltet ist, dass sich die Druckwelle und die aus dem Quetschimpuls resultierende Druckwelle gegenseitig auslöschen. Aufgrund dieses Auslöschprinzips durch Interferenz wird eine Reduzierung der druckseitigen Pulsationen und Schwingungserscheinungen in einer bisher nicht erreichten Größenordnung erzielt.

Bei Roots-Kompressoren dieser Art sind Drehzahlerhöhungen über die bisher üblichen Drehzahlwerte hinaus systembedingt mit einer starken Zunahme der Quetschverluste und damit der Antriebsleistung verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei Roots- Kompressoren der oben beschriebenen Art Drehzahlerhöhungen unter Beibehaltung des Auslöschprinzips durch Interferenz vornehmen zu können, ohne die Quetschverluststeigerungen im oben genannten Maß in Kauf nehmen zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der im Patentanspruch 1 beanspruchten Merkmale erreicht.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass durch eine entsprechende Wahl des Grades der Verwindung der Rootskolben ein Steuerungsmittel zur Verfügung steht, mit dem erstmalig der Quetschimpuls beeinflusst werden kann. Durch dieses Steuerungsmittel wird die bisher starre Abhängigkeit des Quetschimpulses von der Drehzahl erstmalig variabel gestaltbar.

In Kombination mit den bekannten Gestaltungsmöglichkeiten der Einspeisung von Fördermedium aus der druckseitigen Kammer in die Förderkammern wird durch das neue Steuerungsmittel die Bandbreite der Steuerungsmechanismen noch weiter erhöht.

Darüber hinaus führen Kolben mit Verwindung gegenüber geraden Kolben zu kleineren Quetschverlusten, wodurch Drehzahlerhöhungen über die bisher üblichen Drehzahlwerte hinaus möglich sind.

Zwar sind verwundene Kolben bei Roots-Kompressoren mit dreiflügeligen Rootskolben bereits bekannt. Bei der Konzeption derartiger Rootskompressoren wird der Grad der Verwindung nach konstruktiven Gesichtspunkten festgelegt. Unter Grad der Verwindung (Verschränkung) wird der Winkel verstanden, um den die eine Stirnfläche des Rootskolbens gegenüber der anderen Stirnfläche verdreht ist. Eine Wahl des Grades der Verwindung als Steuerungsmittel zur Beeinflussung des Quetschimpulses erfolgt bei diesem bekannten Rootsgebläse jedoch nicht.

Unabhängig davon wird bei derartigen Maschinen eine Art Voreinlass konzipiert, dessen Gestaltung über Versuchsreihen im Hinblick auf eine Geräuschminderung empirisch ermittelt wird.

Eine Kombination des Steuerungsmittels des Verwindungsgrades mit der Gestaltungsmöglichkeit des Voreinlasses wird bei derartigen Maschinen nicht realisiert.

Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf der Erkenntnis, dass phasenverschobene Quetschimpulse in Kolbenlängsrichtung aufgrund der Verwindung der Kolben entstehen. Diese Quetschimpulse sind - in jeder Ebene der Längserstreckung der Kolben einzeln betrachtet - jeweils Ausgang von separaten Überdruckwellen, die im gleichen Sinne wie die Quetschimpulse phasenverschoben sind und die an einem entfernteren Ort aufsummiert eine neue, eigenständige Welle ergeben.

Dabei zeigt sich, dass diese Welle je nach Grad der Verwindung unterschiedliche Amplituden und auch unterschiedliche Kolbenstellungen ergibt, denen man für diese neue Welle einen Quetschbeginn zuordnen kann. Diesem ermittelten Quetschbeginn ist dann der Rückschlagbeginn anzupassen. Die unterschiedlichen Amplituden ergeben sich dadurch, dass bei der Aufsummierung positive und negative Anteile sich nicht kompensieren, sondern dass je nach Grad der Verwindung Restanteile übrigbleiben. Dabei zeigt sich der Trend, dass die Amplituden steigen, je geringer der Grad der Verwindung ist.

Claims (4)

1. Roots-Kompressor mit dreiflügeligen Rootskolben zum Komprimieren von gasförmigem Fördermedium,
bei dem abwechselnd in die von dem jeweiligen Rootskolben und der zugeordneten Förderraumwand gebildeten Förderkammern nach dem Abschließen gegenüber der saugseitigen Kammer Fördermedium über einen Voreinlassspalt aus der druckseitigen Kammer gesteuert eingespeist wird,
und bei dem beim Eintauchen der Kopfpartien des einen Kolbens in den Taillenbereich des jeweils anderen Kolbens Quetschimpulse ausgelöst werden,
wobei
die Rootskolben als verwundene Kolben ausgebildet sind und beim Eintauchen aufgrund der Verwindung phasenverschobene Quetschimpulse in im Wesentlichen axialer Richtung (= Kolbenachse) entstehen,
der zeitliche Ablauf der Einspeisung von Fördermedium aus der druckseitigen Kammer durch Lage und Ausbildung des Voreinlassspaltes in bezug auf den Kolbendrehwinkel und
der Grad der Verwindung der Rootskolben
derart abgestimmt werden, dass die von dem in der druckseitigen Kammer auftretenden Unterdruckimpuls erzeugte Unterdruckwelle diejenige Druckwelle auslöscht, die aus der Summe der Quetschimpulse resultiert.

2. Roots-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Voreinlassspalt über die gesamte Länge des Rootskolbens erstreckt.

3. Roots-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Voreinlassspalt über einen Teilbereich der Länge des Rootskolbens erstreckt.

4. Roots-Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich in bezug auf die Kolbenlänge mittig angeordnet ist.