DE19949730B4

DE19949730B4 - Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung

Info

Publication number: DE19949730B4
Application number: DE1999149730
Authority: DE
Inventors: Hidefumi Kariya Mori; Ryuta Kariya Kawaguchi; Takashi Kariya Ban; Tatsuyuki Kariya Hoshino; Tatsuya Kariya Hirose; Toshiro Kariya Fujii; Hirohisa Kariya Katoh
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2019-10-16
Also published as: JP2000291579A; DE19949730A1

Abstract

Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung, umfassend:
eine Antriebswelle (50c; 109; 205) zur Aufnahme einer Antriebskraft von einer Antriebsquelle (50);
ein ortsfestes Element (2; 103; 201), das in sich einen Hohlraum (106, 202) definiert;
ein durch die Antriebskraft der Antriebswelle (50) zur Durchführung einer vorbestimmten Bewegung in dem Hohlraum (106, 202) des ortsfesten Elements (2; 103; 201) ausgebildetes bewegliches Element (4; 110; 203, 204), das eine Mehrzahl fluiddichter Arbeitskammern (39; 113; 202a, 202b) innerhalb des Hohlraums (106, 202) definiert, deren Volumina durch die vorbestimmte Bewegung des beweglichen Elements (4; 110; 203, 204) nacheinander verändert werden;
ein äußeres Gehäuseelement (22, 30; 101, 102; 201), das die ortsfesten und beweglichen Elemente (2; 103; 201; 4; 110; 203, 204) in sich einschließt;
einen Wasserzuführdurchlaß (72; 117, 211) zur Zuführung eines Kühlwassers zu jeder der Arbeitskammern (39; 113; 202a, 202b), um Wärme, die in den Arbeitskammern (39; 113; 202a, 202b) erzeugt wird,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Gaszuführvorrichtung zur Zuführung eines Gases, beispielsweise Luft, Wasserstoffgas usw., in einem komprimierten oder expandierten Zustand zu einer Maschine, insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine wassergekühlte Gaszuführvorrichtung mit einem Wasserkühlsystem, das im Stande ist, Wärme abzuführen, die aufgrund der Kompression eines Gases erzeugt wird, sowie Reibungswärme, die aufgrund eines reibungsmäßigen Angriffs ortsfester und beweglicher Elemente erzeugt wird, wobei die Wärmeabführung durch Kühlwasser und ein Entwässerungssystem erfolgt zur sicheren Abgabe des Kühlwassers von einer Innenseite zu einer Außenseite der Vorrichtung nach dem Kühlvorgang. Die vorliegende Erfindung ist weiterhin anwendbar auf die Entwässerung eines Kühlwassers einer wassergekühlten Gaszuführvorrichtung, die in sich ein Gasexpansionssystem und ein Wasserkühlsystem einschließt, das durch das Kühlwasser Reibungswärme abführt, die während der Expansion eines Gases erzeugt wurde.

Es gibt verschiedene herkömmliche Arten von Gaszuführvorrichtungen, beispielsweise eine schmiermittelgekühlte Gaszuführvorrichtung, bei der sowohl die innere Schmierung als auch die Kühlung durch ein gemeinsames Schmiermittel erreicht werden. Bekannt sind auch nicht geschmierte Gaszuführvorrichtungen, bei welchen eine Schmierung durch ein Schmiermittel nicht ausgeführt wird.

Die herkömmlichen Gaszuführvorrichtungen werden für unterschiedliche Anwendungszwecke eingesetzt. Wenn es beispielsweise nötig ist, daß eine vorgegebene Maschine mit einem sauberen und ölfreien Gas unter Kompression oder Expansion gespeist wird, wird eine nicht geschmierte Gaszuführvorrichtung angewandt. Wenn insbesondere eine Gaszuführvorrichtung zur Zuführung von Luft oder Wasserstoffgas zu einer Brennstoffzelle benutzt wird, muß es eine nicht geschmierte Form sein, um zu verhindern; daß die Luft oder das Wasserstoffgas durch einen Ölbestandteil verunreinigt wird. Da dennoch eine große Wärmemenge während der Kompression von Luft oder Wasserstoffgas erzeugt wird, ist eine Entfernung der Wärme unter Verwendung eines Kühlwassers erforderlich, und dementsprechend wurde ein Wasserkühlsystem entwickelt und vorgeschlagen, das befähigt ist, in die Gaszuführvorrichtung inkorporiert zu werden.

Aus der DE 43 06 885 A1 ist eine Zahnradpumpe bekannt, bei der sich Lecköl in Nuten sammeln und von diesen über einen Leckölanschluß im Deckel der Pumpe nach aussen abgeleitet werden kann.

Ein typischer Vorschlag für ein Wasserkühlsystem ist beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 8-068386 (JP-A-8068386) beschrieben, veröffentlicht vom Japanischen Patentamt am 12. März 1996.

JP-A-8068386 zeigt eine wassergekühlte Spiralgaszuführvorrichtung (einen Luftkompressor des Spiral- oder scroll-Typs) mit einem ortsfesten oder stationären Spiralelement und einem beweglichen Spiralelement, die so angeordnet sind, daß sie miteinander zusammenwirken, um ein Gas in einer Mehrzahl von Arbeitskammern zu komprimieren, die zwischen den beiden Spiralelementen definiert sind und sich spiralig verschieben, während sich ihre Volumina in Abhängigkeit von der Bewegung des beweglichen Spiralelements verändern. Der wassergekühlte Spiralgaskompressor gemäß JP-A-'386 schließt ein Wasserkühlsystem ein, das mit einem Wasserzuführdurchlaß versehen ist, der an einer vorbestimmten Stelle des Kompressorkörpers so angeordnet ist, daß er sich in jede der sich verschiebenden Arbeitskammers öffnet, um es zu ermöglichen, daß Kühlwasser von einer äußeren Druckwasseranlieferungsquelle zugeführt wird, um in die Arbeitskammern als Wasserstrahl einzutreten, und zwar über ein geeignetes Verbindungsrohr, das von der Druckwasserquelle zum Wasserzuführdurchlaß reicht. Das Kühlwasser, welches in die jeweiligen Arbeitskammern eintritt, führt Wärme ab, die in den jeweiligen Arbeitskammern aufgrund der Gaskompression und aufgrund von Reibung zwischen den ortsfesten und beweglichen Spiralelementen erzeugt wurde. Die oben erwähnte wassergekühlte Spiralgaszuführvorrichtung, die aus einem wassergekühlten Luftkompressor besteht, ist mit Dichtungen versehen, die zwischen den ortsfesten und beweglichen Spiralelementen angeordnet sind, um die Arbeitskammern hermetisch abzudichten und zu verhindern, daß das Kühlwasser aus der Arbeitskammer in einen unteren Bereich im Inneren eines Gehäuses der Gaszuführvorrichtung ausleckt. Wenn dennoch die Spiralgaszuführvorrichtung während einer langen Zeit benutzt wird, nutzen sich die Dichtungen ab und sind nicht in der Lage, das Kühlwasser an einem Auslecken aus den Arbeitskammern in den unteren Bereich des Gehäuses über die Dichtungen hinweg zu verhindern. Das Kühlwasser, das in den unteren Bereich des Gehäuses ausgeleckt ist, verursacht eine Korrosion von Stahlelementen und Teilen der Spiralgaszuführvorrichtung, beispielsweise der Lagervorrichtungen und einiger anderer bewegender oder gleitender Elemente, während das Wasser im Gehäuse verbleibt. Daher wird die Lebensdauer der wassergekühlten Gaszuführvorrichtung reduziert.

Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das oben beschriebene Problem der herkömmlichen wassergekühlten Gaszuführvorrichtungen zu eliminieren.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine wassergekühlte Gaszuführvorrichtung zu vermitteln, die mit einem geeigneten Entwässerungssystem versehen ist, um Kühlwasser sicher auszustoßen, wenn es aus einer Arbeitskammer oder aus Arbeitskammern in einen vorbestimmten Teil des äußeren Gehäuses der Gaszuführvorrichtung ausleckt.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine wassergekühlte Gaszuführvorrichtung zu schaffen, die mit einem geeigneten Wasserkühlsystem versehen ist, um Wärme, die innerhalb der Gaszuführvorrichtung erzeugt wird, abzuführen, und mit einem Entwässerungssystem mit einem Entwässerungsdurchlaß, über welchen ein Kühlwasser, das aus einer Arbeitskammer oder Arbeitskammern in einen Teil der Vorrichtung, der in der Nähe innerer, wasserempfindlicher Elemente liegt, beispielsweise Lager, an die Außenseite des Gehäuses der Gaszuführvorrichtung abgegeben werden kann.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine wassergekühlte Gaszuführvorrichtung vorgesehen, welche umfaßt:
eine Antriebswelle zur Aufnahme einer Antriebskraft von einer Antriebsquelle;
ein ortsfestes Element, das in sich einen Hohlraum definiert;
ein durch die Antriebskraft der Antriebswelle zur Durchführung einer vorbestimmten Bewegung in dem Hohlraum des ortsfesten Elements ausgebildetes bewegliches Element, das eine Mehrzahl fluiddichter Arbeitskammern innerhalb des Hohlraums definiert, deren Volumina durch die vorbestimmte Bewegung des beweglichen Elements nacheinander verändert werden;
ein äußeres Gehäuseelement, das die ortsfesten und beweglichen Elemente in sich einzuschließt;
einen Wasserzuführdurchlaß zur Zuführung eines Kühlwassers zu jeder der Arbeitskammern, um Wärme, die in den fluiddichten Arbeitskammern erzeugt wird, abzuführen;
ein Gaseinlaß zur Einführung eines Gases in jede der Arbeitskammern während der vorbestimmten Bewegung des beweglichen Elements, so daß das Gas aufgrund einer Änderung der Volumina der Arbeitskammern entweder einer Kompression oder einer Expansion unterworfen wird;
ein Gasauslaß zum Austritt des Gases nach Kompression oder Expansion aus jeder der Arbeitskammern; und
ein Entwässerungsdurchlaß zur Führung des Kühlwassers, wenn es aus den Arbeitskammern zu einem vorbestimmten Teil im Inneren des äußeren Gehäuseelements ausgeleckt ist, so daß das Kühlwasser aus dem vorbestimmten Teil zu einer Außenseite des äußeren Gehäuseelements abgegeben wird.

Wenn das Kühlwasser, aus aus den Arbeitskammern der wassergekühlten Gaszuführvorrichtung ausgeleckt ist, über den Entwässerungsdurchlaß zur Außenseite des äußeren Gehäuseelements abgegeben wird, verbleibt kein Teil des Kühlwassers im Inneren des äußeren Gehäuseelements der Gaszuführvorrichtung. Daher können wasserempfindliche Elemente, beispielsweise Lagervorrichtungen und andere bewegliche und gleitverschiebliche aus Stahl vor einer Korrosion bewahrt werden. Wenn beispielsweise das ortsfeste Element aus Stahl gefertigt ist, kann ein Gleitteil zwischen dem ortsfesten Element und dem beweglichen Element vor einer Korrosion geschützt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die wassergekühlte Gaszuführvorrichtung eine wassergekühlte Spiralgaszuführvorrichtung, die einschließt: ein ortsfestes Spiralelement, das als das zuvor erwähnte ortsfeste Element ausgebildet ist und ein ortsfestes Spiralglied einschließt; ein bewegliches Spiralelement, das als das zuvor erwähnte bewegliche Element ausgebildet ist und ein bewegliches Spiralglied einschließt, das spiralig in Eingriff mit dem ortsfesten Spiralglied ist, wobei das bewegliche Spiralelement als vorbestimmte Bewegung eine Orbitalbahnbewegung ausführt; einen Wasserzuführdurchlaß, der als der zuvor erwähnte Wasserzuführdurchlaß ausgebildet ist und das Kühlwasser in die Arbeitskammern einspeist, die in Abhängigkeit von der Orbitalbahnbewegung des beweglichen Spiralelements zwischen den ortsfesten und den beweglichen Spiralgliedern definiert sind; und eine Gehäuseeinheit, die als das äußere Gehäuseelement ausgebildet ist und die ortsfesten und beweglichen Spiralelemente umschließt, wobei das bewegliche Spiralglied die Orbitalbahnbewegung durch die von der Antriebswelle vermittelte Antriebskraft ausführt, während ein spiraliger Eingriff mit dem ortsfesten Spiralglied des ortsfesten Spiralelements aufrechterhalten bleibt, um so sukzessive jede der Mehrzahl fluiddichter Arbeitskammern zur Mitte der aneinander anliegenden, ortsfesten und beweglichen Spiralglieder zu verschieben, während die Volumina der Arbeitskammern sukzessive reduziert werden, so daß das Gas komprimiert und aus der Mitte der aneinander anliegenden ortsfesten und beweglichen Spiralelemente ausgestoßen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die wassergekühlte Gaszuführvorrichtung eine wassergekühlte Spiralgaszuführvorrichtung, die einschließt: ein ortsfestes Spiralelement, das als das zuvor erwähnte ortsfeste Element ausgebildet ist und ein ortsfestes Spiralglied einschließt; ein bewegliches Spiralelement, das als das zuvor erwähnte bewegliche Element ausgebildet ist und ein bewegliches Spiralglied einschließt, das spiralig im Eingriff mit dem ortsfesten Spiralglied ist, wobei das bewegliche Spiralelement als vorbestimmte Bewegung eine Orbitalbahnbewegung ausführt; einen Wasserzuführdurchlaß, der als der zuvor erwähnte Wasserzuführdurchlaß ausgebildet ist und das Kühlwasser in die Arbeitskammern einspeist, die in Abhängigkeit von der Orbitalbahnbewegung des beweglichen Spiralelements zwischen den ortsfesten und den beweglichen Spiralgliedern definiert sind; und eine Gehäuseeinheit, die als das äußere Gehäuseelement ausgebildet ist und die ortsfesten und beweglichen Spiralelemente umschließt, wobei das bewegliche Spiralglied des Spiralelements die Orbitalbahnbewegung durch die von der Antriebswelle vermittelte Antriebskraft ausführt, während ein spiraliger Eingriff mit dem ortsfesten Spiralglied des ortsfesten Spiralelements aufrechterhalten bleibt, um so sukzessive jede der Arbeitskammern zu einem äußeren Umfang der aneinander anliegenden, ortsfesten und beweglichen Spiralglieder zu verschieben, während die Volumina der Arbeitskammern sukzessive vergrößert werden, so daß das Gas expandiert und vom äußeren Umfang der aneinander anliegenden ortsfesten und beweglichen Spiralelemente ausgestoßen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die wassergekühlte Gaszuführvorrichtung eine wassergekühlte Flügelradzuführvorrichtung, die einschließt: einen Zylinder, der als das ortsfeste Element ausgebildet ist und in sich eine Rotorkammer definiert, die von einer Innenwand umschlossen ist, welche sich so erstreckt, daß sie eine vorbestimmte Gestalt hat, wobei der Zylinder in axialer Richtung vordere und hintere Stirnseiten hat; ein Rotorelement, das als das bewegliche Element ausgebildet und so angeordnet ist, daß es in der Rotorkammer rotiert, wobei das Rotorelement mit einer Mehrzahl von Flügelschlitzen versehen ist, die eine Mehrzahl von Flügeln so aufnehmen, daß es den Flügeln gestattet ist, gleitverschieblich auf die Innenwand der Rotorkammer zu und von ihr wegbewegt zu werden; vordere und hintere Seitenplatten, die an den vorderen und hinteren Stirnseiten des Zylin ders befestigt sind, um die Rotorkammer als eine geschlossene Kammer auszubilden; eine Gehäuseeinheit, die zur Umschließung des Zylinders und der vorderen und hinteren Seitenplatten vorgesehen ist und das zuvor erwähnte äußere Gehäuseelement bildet; und ein den Wasserzuführdurchlaß ausbildendes Wasserzuführdurchlaßsystem, das Kühlwasser in die Arbeitskammern einspeist, die durch einen Außenumfang des Rotorelements, die Innenwand des Zylinders, die vorderen und hinteren Seitenplatten und die Mehrzahl von Flügeln definiert sind, wenn das Rotorelement in der Rotorkammer rotiert, wobei das Rotorelement in der Rotorkammer durch die von der Antriebswelle vermittelte Antriebskraft in Drehung versetzt wird, um so die Volumina der Arbeitskammern sukzessive zu reduzieren, so daß das Gas sukzessive komprimiert und aus den Arbeitskammern ausgestoßen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die wassergekühlte Gaszuführvorrichtung eine wassergekühlte Roots-Gaszuführvorrichtung, die einschließt: ein Rotorgehäuse, das als das ortsfeste Element ausgebildet ist und in sich eine Rotorkammer definiert, die von einer in einer vorbestimmten Gestalt geformten Innenwand umschlossen ist; ein Paar von Rotorelementen, die als das bewegliche Element vorgesehen und in der Rotorkammer im gegenseitigen Eingriff sind, wobei das Paar von in gegenseitigem Eingriff befindlichen Rotorelementen mit Außenumfängen versehen ist, die mit der Innenwand des Rotorgehäuses zusammenwirken, um in der Rotorkammer eine Mehrzahl beweglicher Kammerabschnitte zu definieren, die als die voranstehend genannten Arbeitskammern vorgesehen sind und bewegt werden, wenn das Paar von Rotorelementen durch die Antriebskraft der Antriebswelle in entgegengesetzter Richtungen bewegt wird; ein den Wasserzuführdurchlaß ausbildendes Wasserzuführdurchlaßsystem, das Kühlwasser in die Kammerabschnitte einspeist, wenn das Paar von Rotorelementen in der Rotorkammer rotiert; und eine Gehäuseeinheit, die als das äußere Gehäuseelement ausgebildet und dicht mit den Rotorgehäuse verbunden ist, um die Antriebswelle, auf der eines der Rotorelemente montiert ist, und eine Hilfswelle, auf der das andere des Paares der Rotorelemente montiert ist, drehbar über Lagervorrichtungen abzustützen, wobei die Gehäuseeinheit mit Ein- und Auslaßöffnungen für das Gas versehen ist und das Paar von in gegenseitigem Eingriff stehenden Rotorelementen so rotiert, daß sich jeder der Mehrzahl von Kammerabschnitten von einer Stelle in der Nähe der Einlaßöffnung zu einer Stelle in der Nähe der Auslaßöffnung bewegt, während sich das Volumen jedes der Kammerabschnitte ändert, so daß das von der Enlaßöffnung angesaugte Gas aus der Auslaßöffnung ausgestoßen wird, nachdem es in den Kammerabschnitten komprimiert und expandiert wurde.

Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher gemacht, für die gilt:
1 ist eine Längsschnittansicht eines wassergekühlten Spiralgaskompressors, der als eine wassergekühlte Gaszuführvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu benutzen ist;
2 ist eine schematische Erläuterungsansicht des Spiralgaskompressors der 1 mit der Darstellung eines Betriebsstadiums, in dem ein Gas und ein Kühlwasser in eine von mehreren Arbeitskammern gesaugt werden, und zwar in Abhängigkeit von einem Zusammenwirken ortsfester und beweglicher Spiralglieder;
3 ist eine Längsschnittansicht eines Flügelradkompressors, der als eine wassergekühlte Gaszuführvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu benutzen ist;
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie, welche eine Längsachse des Flügelradgaskompressors der 3 schneidet;
5 ist eine Längsschnittansicht mit der Darstellung eines wassergekühlten Roots-Gaskompressors, der als eine wassergekühlte Gaszuführvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu benutzen ist;
6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie, welche die Mittelachse paralleler Rotorwellen des Roots-Gaskompressors der 5 kreuzt.
In den 1 und 2 ist eine wassergekühlte Gaszuführvorrichtung in Form eines wassergekühlten Spiralgaskompressors dargestellt. Er wird dazu benutzt, ein komprimiertes Gas, beispielsweise komprimierte Luft zuzuführen, und ist mit einem ortsfesten oder stationären Spiralelement 2 versehen, das eine ortsfeste Seiten platte 21 umfaßt sowie ein Schalenteil 22, der einstückig mit der ortsfesten Seitenplatte 21 ausgebildet ist, und ein ortsfestes Spiralglied 23, das in der ortsfesten Seitenplatte 21 ausgebildet ist, so daß es spiralförmig entlang beispielsweise einer Evolventen-Kurve verläuft. Der Spiralgaskompressor ist auch mit einem beweglichen Spiralelement 4 versehen, welches eine bewegliche Seitenplatte 41 und ein bewegliches Spiralglied 42 umfaßt, das in der beweglichen Seitenplatte 41 ausgebildet ist, so daß es sich spiralförmig entlang der gleichen Kurve wie das ortsfeste Spiralglied 23 erstreckt, beispielsweise einer Evolventen-Kurve. Das ortsfeste Spiralglied 23 und das bewegliche Spiralglied 42 stehen miteinander in Eingriff und werden um eine vorgegebene Winkelversetzung voneinander verschoben, so daß eine Mehrzahl von Arbeitskammern 39, die als Kompressionskammern wirken, zwischen den beiden ortsfesten und beweglichen Spiralgliedern 23 und 42 ausgebildet werden. Die ortsfesten und beweglichen Spiralglieder 23 und 42 sind mit spiralig verlaufenden Enden versehen, an denen Randdichtungen 23a und 42a, gefertigt aus Polytetrafluoräthylen (PTFE), befestigt sind, so daß die ortsfesten und beweglichen Spiralglieder 23 und 42 ständig einen fluiddichten und gut gleitenden Kontakt mit Stirnflächen der beweglichen und ortsfesten Seitenplatten 41 bzw. 21 halten können, wenn das bewegliche Spiralglied 42 des beweglichen Spiralelementes 4 eine später beschriebene Orbitalbahnbewegung mit Bezug auf das ortsfeste Spiralglied 23 ausführt. Eine ähnliche Randdichtung 41a ist an einer der Gleitflächen der beweglichen Seitenplatte 41 und dem Schalenteil 22 des ortsfesten Spiralelements 2 befestigt, so daß die Arbeitskammern 39 ständig und fluiddicht während der Or bitalbahnbewegung des beweglichen Spiralelements 4 gegen das ortsfeste Spiralelement 2 abgedichtet sind. Der Schalenteil 22 hat eine Stirnfläche, mit welcher ein Gehäuse 30, das in sich einen Antriebsmechanismus zur Übermittlung der Orbitalbahnbewegung auf das bewegliche Spiralelement 4 aufnimmt, mit Hilfe geeigneter (nicht dargestellter) Verbindungsmittel verbunden ist. Der Schalenteil 22 des ortsfesten Spiralelements 2 und das Gehäuse 30 bilden ein äußeres Gehäuse des Spiralgaskompressors und definieren in sich die oben erwähnten Arbeitskammern 39, in welchen eine Kompression des Gases durchgeführt wird. Wie am besten in 2 dargestellt, hat die ortsfesten Seitenplatte 21 einen Außenumfang, der mit einem besonderen Teil versehen ist, mit dem ein Einlaß- oder Saugrohr 11 so verbunden ist, daß es mit einem Bereich niederen Druckes (einer Saugkammer) 24 verbunden ist, der eine der Arbeitskammern 39 enthält, welche in eine Position gelangt, an welcher in ihr ein niedriger Druck vorherrscht. Die ortsfeste Seitenplatte 21 weist auch an ihrem Mittelpunkt einen besonderen Teil auf, mit dem ein Auslaß- oder Abgaberohr 12 verbunden ist, das mit einer der Arbeitskammern 39 in Verbindung steht, die in eine Position gelangt, an welcher in ihr ein hoher Druck vorherrscht. Das Einlaß-(Saug-)rohr 11 ist strömungsmäßig über einen geeigneten (nicht dargestellten) Luftreiniger mit der Atmosphäre verbunden, und das Auslaß-(Abgabe-)rohr 12 kann strömungsmäßig mit einer Maschine verbunden werden, der das ein komprimierte Gas zugeführt werden soll.
Die bewegliche Seitenplatte 41 hat eine hintere Stirnfläche, die mit einer breiten Aussparung versehen ist, in welche ein Antriebsbuchsenglied 38 drehbar eingepaßt ist, und zwar über eine Radiallagervorrichtung 36 und eine Gummilippendichtung 37. Das Gehäuse 30 ist in sich mit einem Innenraum versehen, der es dem Antriebsbuchsenglied 38 ermöglicht, darin zu rotieren, während die Orbitalbahnbewegung des beweglichen Spiralelements 4 veranlaßt wird. Drei eine Selbstrotation verhindernde Mechanismen R sind zwischen dem Gehäuse 30 und der beweglichen Seitenplatte 41 des beweglichen Spiralelements 4 angeordnet, um eine Rotation des beweglichen Spiralelements 4 um seinen eigenen Mittelpunkt zu verhindern, wenn das bewegliche Spiralelement 4 die Orbitalbahnbewegung ausführt. Die drei eine Selbstrotation verhindernden Mechanismen R sind in gleichen Winkelabständen voneinander getrennt um die Mitte des Gehäuses 30 herum angeordnet. Insbesondere schließt jeder der drei eine Selbstrotation verhindernden Mechanismen R einen Begrenzungsstift 60 ein, der am Gehäuse 30 befestigt ist und axial in einen zylindrischen Begrenzungsring 61 vorsteht, der fest in der Stirnfläche der beweglichen Seitenplatte 41 angeordnet ist. Der Begrenzungsring 61 des eine Selbstrotation verhindernden Mechanismus R hat einen Innendurchmesser "D" und ist so konstruiert, daß er eine vorbestimmte dimensionelle Beziehung mit einem Außendurchmesser "d" des Begrenzungsstiftes 60 und einem Radius "r" der Orbitalbewegung des beweglichen Spiralelements 4 hat. Die vorbestimmte dimensionelle Beziehung wird durch eine unten stehende Gleichung ausgedrückt. D = 2r + d (1)
Der Begrenzungsstift 60 und der Begrenzungsring 61 sind in einer solchen Weise angeordnet, daß der äußere Um fang des ersteren während der Orbitalbewegung des beweglichen Spiralelements 4 ständig in Kontakt mit der inneren zylindrischen Fläche des letzteren gehalten ist. Somit ist das bewegliche Spiralelement 4 daran gehindert, um seine eigene Mittelachse zu rotieren und kann lediglich die Orbitalbahnbewegung ausführen.
Ferner ist an einer Position koaxial mit jedem der drei Begrenzungsstifte 60 in die innere Stirnseite des Gehäuses 30 eine kreisförmige Druckplatte 62 eingebettet und so angeordnet, daß sie in Kontakt mit einem ringförmigen Drucklaufkranz 63 steht, der an der Stirnseite der beweglichen Seitenplatte 41 so angeordnet ist, daß er jeden der drei kreisförmigen Begrenzungsringe 61 umschließt. Die Druckplatte 62, die in Kontakt mit dem Drucklaufkranz 63 ist, nimmt eine Druckbelastung auf, welche an das bewegliche Spiralelement 4 angelegt wird, wenn das letztere Element 4 seine Orbitalbewegung ausführt, um das Gas zu komprimieren. Ein Dichtelement 64 mit einem Stützring zur Aufnahme eines Schmieröls, welches jedem der drei eine Selbstrotation verhindernden Mechanismen R zugeführt wird, ist in der Nähe jedes eine Selbstrotation verhindernden Mechanismus R angeordnet.
Ein (nicht dargestellter) Behälter mit einem offenen unteren Ende und offenen, einander gegenüberliegenden Seiten, der in sich einen Wechselstrom-Elektromotor 50 enthält, ist am Außenende des Gehäuses 30 über ein Distanzstück 31 befestigt. Der Elektromotor 50 ist mit einem Stirnteil 50a versehen, welcher der Stirnseite des Gehäuses 30 gegenüberliegt, und ein Flansch 50b ist axial hinter dem vorderen Stirnteil 50a angeordnet und erstreckt sich senkrecht zur Mittelachse des Elektromotors 50. Der Flansch 50b und das oben erwähnte Distanzstück 31 sind fest mit der Stirnseite des Gehäuses 30 verbunden, und der vordere Stirnteil 50a des Elektromotors 50 ist in einer Positionierungsaussparung 31a positioniert, die im Distanzstück 31 ausgebildet ist. Der Elektromotor 50 hat eine Drehwelle 50c, die in eine exzentrische Bohrung 38a der oben erwähnten Antriebsbuchse 38 eingesetzt und mit dem Antriebsbuchsenglied 38 mittels eines Keilgliedes 33 fest verbunden ist. Ein Gegengewicht 32 ist außerdem an der Antriebsbuchse 38 durch das gleiche Keilglied 33 befestigt.
Wie klar in 2 dargestellt, ist das oben erwähnte Einlaßrohr 11 mit einem Wasserzuführdurchlaß 72 versehen, der in einem Teil des Einlaßrohres 11 als eine durchgehende Öffnung ausgebildet ist, welche derart schräg verläuft, daß sie sich zur Saugkammer 24 hin öffnet. Der Wasserzuführdurchlaß 72 ist strömungsmäßig mit einer Wasserleitung 71 verbunden, die von einer Wasserpumpe P ausgeht, die mit einer Wasserzuführquelle W (1) verbunden ist. Es sollte beachtet werden, daß der Wasserzuführdurchlaß 72, der mit der Leitung 71 verbunden ist, möglichst an einer Stelle angeordnet wird, die so dicht als möglich bei der Saugkammer 24 liegt, und zwar für den Zweck einer direkten Einspeisung eines Kühlwassers in die Saugkammer 24.
Eine Beschreibung eines Entwässerungssystems, das in dem wassergekühlten Spiralgaskompressor der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingeschlossen ist, erfolgt nachstehend.
Wie in 1 dargestellt, ist das Gehäuse 30 des Spiralgaskompressors in seinem unteren Bereich mit einem Entwässerungsdurchlaß 80 versehen, um das Kühlwasser von der Innenseite zur Außenseite des Gehäuses 30 abzugeben, wenn das Kühlwasser aus den Arbeitskammern 39 zum unteren Bereich des Gehäuses 30 ausleckt.
Während des Betriebs des wassergekühlten Spiralgaskompressors wird das Kühlwasser, das von der Wasserzuführquelle W über die Wasserpumpe P eingeführt wird, in die Saugkammer 24 eingespeist, und zwar über ein Wasserzuführdurchlaßsystem unter Einschluß der Wasserleitung 71 und des Einlaßrohres 11 mit dem schräg verlaufenden Wasserzuführdurchlaß 72, und tritt zusammen mit dem Gas, beispielsweise Luft, als ein Wasserstrahl in die Saugkammer 24 ein. Das eingestrahlte Kühlwasser dringt in die Arbeitskammer 39 ein und wird aufgrund der Orbitalbewegung des beweglichen Spiralgliedes 42 des beweglichen Spiralelements 4 in den Zentralbereich des ortsfesten Spiralglieds 23 überführt. Während das Kühlwasser in den Zentralbereich des ortsfesten Spiralgliedes 23 überführt wird, führt es Wärme ab, die durch die Kompression des Gases in der Arbeitskammer 39 erzeugt wurde. Das Kühlwasser kann auch Wärme abführen, die aufgrund des Reibungskontaktes der ortsfesten und beweglichen Spiralglieder 23 und 42 erzeugt wird. Die beschriebene Abführung von Wärme durch das Kühlwasser erfolgt mit Bezug auf jede der Arbeitskammern und dementsprechend wird eine Wasserkühlung des Spiralgaskompressors erreicht. Dennoch leckt während des kontinuierlichen Betriebs des Spiralgaskompressors eine kleine Menge an Kühlwasser aus den Arbeitskammern über einen Spalt zwischen den ortsfesten und beweglichen Spiralelementen 2 und 4 aus, selbst wenn der Spalt durch die Randdichtung 41a abgedichtet ist, und das aus den Arbeitskammern ausgeleckte Kühlwasser fließt nach unten in den unteren Bereich im Inneren des Gehäuses 30. Das Kühlwasser im unteren Bereich im Inneren des Gehäuses 30 wird anschließend zur Außenseite des Gehäuses 30 durch den Entwässerungsdurchlaß 80 ausgestoßen, der im unteren Bereich des Gehäuses vorgesehen ist, ohne daß es im Gehäuse 30 bleibt. Daher ist es möglich, die Radiallagervorrichtung 36 und einige andere innere sich bewegende oder gleitende Elemente, die aus Stahl gefertigt sind, davor zu bewahren, vom Kühlwasser korrodiert zu werden. Insbesondere kann eine Entstehung von Rost verhindert werden.
In dem Spiralgaskompressor der 1 ist ein einziger Entwässerungsdurchlaß 80 im unteren Bereich des Gehäuses 30 angeordnet. Jedoch können auch zwei oder mehr ähnliche Entwässerungsdurchlässe 80 angeordnet werden, so daß selbst dann, wenn der Spiralgaskompressor in Stellungen angewandt wird, die von der in 1 dargestellten verschieden sind, das Kühlwasser, welches ausgeleckt ist, sicher und rasch von der Innenseite des Gehäuses 30 zur Außenseite des Gehäuses über eine der Entwässerungsdurchlässe 80 ausgestoßen werden kann.
Es sollte beachtet werden, daß der Entwässerungsdurchlaß 80, der im unteren Bereich des Gehäuses 30 ausgebildet ist, entweder ersetzt oder so angeordnet werden kann, daß er mit einem Entwässerungsdurchlaß 80a zusammenwirkt, der in einem unteren Abschnitt des Schalen teils 22 des ortsfesten Spiralelements 2 ausgebildet ist, falls dies erforderlich ist.
Ferner versteht ein Fachmann leicht, daß der Entwässerungsdurchlaß gemäß der vorliegenden Erfindung in gleicher Weise anwendbar ist auf eine wassergekühlte Spiralgasexpansionsvorrichtung. Da Konstruktion und Anordnung eines Gasexpansionsmechanismus einer wassergekühlten Spiralgasexpansionsvorrichtung im wesentlichen die gleichen sind wie diejenigen des beschriebenen Gaskompressionsmechanismus des wassergekühlten Spiralgaskompressors, wird der Kürze halber eine Erläuterung der wassergekühlten Spiralgasexpansionsvorrichtung unterlassen. Es versteht sich jedoch, daß während des Betriebs der Spiralgasexpansionsvorrichtung jede der Arbeitskammern 39 von dem zentralen Bereich des ortsfesten Spiralelements 2 in Abhängigkeit von der Orbitalbahnbewegung des beweglichen Spiralelements 4 zu einem äußeren Bereich des Elements 2 verschoben wird, so daß das Volumen jeder Arbeitskammer 39 anwächst. Somit wird das Gas in jeder Arbeitskammer 39 expandiert und schließlich aus jeder Arbeitskammer 39 an einem Gasauslaß ausgestoßen, der am äußeren Bereich des ortsfesten Spiralelements 2 angeordnet ist. Daher funktioniert das Einlaß- oder Saugrohr 11 des Gaskompressors (1) als ein Auslaßrohr der Spiralgasexpansionsvorrichtung, und das Auslaßrohr 12 des Spiralgaskompressors funktioniert als ein Einlaßrohr der Spiralgasexpansionsvorrichtung. Wenn ein oder mehrere Entwässerungsdurchlässe 80 im Gehäuse 30 und/oder im Schalenteil 22 der Spiralgasexpansionsvorrichtung angeordnet sind, kann das Kühlwasser, das aus den Arbeitskammern 39 ausgeleckt ist, sicher und rasch von der Innenseite des Gehäuses 30 zur Außenseite des Gehäuses 30 ausgegeben werden. Daher kann eine lange Lebensdauer der Gasexpansionsvorrichtung gewährleistet werden.
Eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher die wassergekühlte Gaszuführrichtung als ein wassergekühlter Flügelradkompressor ausgebildet ist, erfolgt nachstehend mit Bezug auf 3 und 4.
In den 3 und 4 ist eine wassergekühlte Gaszuführvorrichtung in Form einer wassergekühlten Flügelradgaszuführvorrichtung (ein Gaskompressor) dargestellt mit einem vorderen Gehäuse 101 und einem hinteren Gehäuse 102, die miteinander kombiniert sind, um in ihrem Inneren eine axial verlaufende elliptische Bohrung zu definieren, in welcher ein axial gerichteter Zylinder 103 ortsfest aufgenommen ist. Der Zylinder 103, der in der elliptischen Bohrung der kombinierten vorderen und hinteren Gehäuse 101 und 102, fixiert ist, ist mit axialen vorderen und hinteren offenen Stirnseiten versehen, die durch vordere und hintere Seitenplatten 104 und 105 dicht verschlossen sind, die weiterhin auch axial die elliptische Bohrung der vorderen und hinteren Gehäuse 101 und 102 verschließen, so daß eine elliptische Rotorkammer 106 definiert ist. Die vorderen und hinteren Seitenplatten 104 und 105 sind im wesentlichen zentral mit koaxialen Bohrungen 107 und 108 versehen, die darin so ausgebildet sind, daß sie den Durchgang einer axialen Welle 109 ermöglichen. Die axiale Welle 109 ist drehbar durch Winkelkontaktlagervorrichtungen 131 und 132 abgestützt, die an einem ihrer gegenüberliegenden Enden abgedichtet sind, nachdem sie mit Schmierfett ge füllt wurden, welches eine Schmierung der beiden Lagervorrichtungen 131 und 132 während einer langen Betriebsdauer sicherstellt. Die axiale Welle 109 stützt auf sich ein Aluminiumrotorelement 110 ab, welches einen kreisförmigen Querschnitt hat, wie klar in 4 dargestellt. Das Rotorelement 110 ist so montiert, das es sich in der Rotorkammer 106 in Abhängigkeit von der Rotation der axialen Welle 109 drehen kann.
Das Rotorelement 110 ist mit einer Mehrzahl von im wesentlichen radialen Flügelschlitzen 111 versehen, die darin so ausgebildet sind, daß sie voneinander in gegenseitigen Abständen um den Mittelpunkt des Rotorelements 110 herum angeordnet sind. Jeder der Flügelschlitze 111 hat am Außenumfang des Rotorelements ein offenes Ende und nimmt in diesem ein Flügel 112 so auf, daß dieser im wesentlichen in radial auswärts und einwärts verlaufenden Richtungen gleitverschieblich ist. Wenn die Flügel 112 in den jeweiligen Flügelschlitzen 111 durch einen später noch zu beschreibenden Wasserdruck von den Flügelschlitzen 111 weg bewegt werden, gelangen die äußeren Enden der jeweiligen Flügel 112 in dichten Kontakt mit der Innenwand der Rotorkammer 106 (der Innenwand der elliptischen Bohrung des Zylinders 103), so daß eine Mehrzahl von Arbeitskammern (Kompressionskammern) 113 in der Rotorkammer 106 definiert wird. Jede der Arbeitskammern 113 ist als eine fluiddichte Kammer ausgebildet, welche durch zwei benachbarte Flügel 112, die Außenoberfläche des Rotorelements 110, die Innenwand der elliptischen Bohrung des Zylinders 103 und die Stirnseite der vorderen und hinteren Seitenplatten 104 und 105 verschlossen ist, und ändert ihr Volumen derart, das ein eingesaugtes Gas komprimiert wird und zwar in Abhängigkeit von der Rotation des Rotorelements 110, während es durch die axiale Welle 109 in Rotation versetzt ist, welche ihrerseits durch eine Antriebskraft in Drehung versetzt wird, welche durch eine äußere Antriebsquelle vermittelt wird. Das Gas wird in die Arbeits- oder Kompressionskammer 113 über einen Ansaugdurchlaß 122 eingesaugt, der an einer vorbestimmten Stelle der vorderen Seitenplatte 104 ausgebildet ist und Saugöffnungen 123, die im Zylinder 103 ausgebildet sind. Der Ansaugdurchlaß 122 und die Saugöffnungen 123 sind so angeordnet, daß sie mit einem Einlaßdurchlaß 120 kommunizieren, der in dem vorderen Gehäuse 101 ausgebildet ist, um ein Saugdurchlaßsystem zu bilden, das mit einer äußeren Gaszuführquelle (der Atmosphäre falls das Gas Luft ist) verbindbar ist. Wenn somit das Rotorelement 110 rotiert, wird das Gas über das erwähnte Saugdurchlaßsystem in die jeweiligen Arbeitskammern 113 gesaugt.
Jede der Arbeitskammern 113 steht in Verbindung mit einer Auslaßkammer 116, und zwar über Auslaßöffnungen 115, die an vorbestimmten Positionen des Zylinders 103 ausgebildet sind und durch Auslaßventile geöffnet oder verschlossen werden können. Daher wird das komprimierte Gas aus jeder der Arbeitskammern 113 in die Auslaßkammer 116 ausgestoßen und wird weiter in eine Wasserabtrennkammer 114 abgegeben, die im hinteren Gehäuse 102 mit großem Volumen ausgebildet ist, wobei diese Wasserabgabe über einen Kommunikationsdurchlaß 124 erfolgt, der in der hinteren Seitenplatte 105 ausgebildet ist. Das komprimierte Gas, das in die Wasserabtennkammer 114 abgegeben wurde, in welcher eine Separierung des Wassers von dem komprimierten Gas durchgeführt wird, und das vom Wasser befreite komprimierte Gas wird aus der Wasserabtrennkammer 114 über einen Auslaßkanal 121 zur Außenseite der Flügelradgaszuführvorrichtung hin abgegeben.
Das aus dem komprimierten Gas abgetrennte Wasser fließt in der Wasserabtrennkammer 114 abwärts in einen unteren Bereich und wird so daß es als Kühlwasser wiederverwendet. Der untere Bereich der Wasserabtrennkammer 114 kann über eine Wasserzuführleitung 133 mit Kühlwasser gespeist werden. Das Kühlwasser im unteren Bereich der Wasserabtrennkammer 114 wird dazu benutzt, Wärme abzuführen, die in den Arbeitskammern 113 aufgrund der Gaskompression erzeugt wurde, und dient auch als Druckwasser zur Anwendung von Druck auf die jeweiligen Flügel in den Schlitzen 111, um die Flügel 112 in eine Position zu drücken, in welcher sie in dichtem Kontakt mit der Innenwand der Rotorkammer 106 sind. Im besonderen kommuniziert der untere Bereich der Wasserabtrennkammer 114 mit einer ringförmigen Aussparung 119a, die in einer inneren Stirnfläche der hinteren Seitenplatte 105 ausgebildet ist, und zwar über einen radialen Wasserdurchlaß 117 und einen schräg verlaufenden Wasserdurchlaß 118, die in der hinteren Seitenplatte 105 ausgebildet sind. Die ringförmige Aussparung 119a der hinteren Seitenplatte 105 ist an einer Stelle angeordnet, die einer Stirnseite des Rotorelements 110 gegenüberliegt, und kommuniziert mit den betreffenden Flügelschlitzen 111 über geeignete axiale Durchlässe im Rotorelement 110. Somit bilden der radiale Wasserdurchlaß 117, der schräg verlaufende Wasserdurchlaß 118, die ringförmige Aussparung 119a und die axialen Durchlässe im Rotorelement 110 ein Wasserzuführdurchlaßsystem zur Einspeisung von Kühlwasser in die jeweiligen Flügelschlitze 111 und in die jeweiligen Arbeitskammern 113. Die Flügelschlitze 111 kommunizieren mit einem ringförmigen Hohlraumteil 119b, der in einer Stirnfläche der vorderen Seitenplatte 104 derart ausgebildet ist, daß er strömungsmäßig mit der axialen Bohrung 107 der vorderen Seitenplatte 104 verbunden ist.
Während des Betriebs der Flügelradgaszuführvorrichtung wird das Rotorelement 110 in Drehung versetzt, um Ansaugung, Kompression und Ausstoßung des Gases durchzuführen. Daher wird das Kühlwasser im unteren Bereich der Wasserabtrennkammer 114 den Flügelschlitzen 111 durch einen Druck zugeführt, der vom komprimierten Gas im oberen Bereich der Wasserabtrennkammer 114 auf das im unteren Bereich der Wasserabtrennkammer 114 gehaltene Kühlwasser ausgeübt wird. Das in die Flügelschlitze 111 eingespeiste Kühlwasser drückt auf die jeweiligen Flügel 112, wie zuvor beschrieben, und übt gleichzeitig einen Kühleffekt auf das Rotorelement 110, die Flügel 112 und auch die Winkellagervorrichtung 132 aus, die in der hinteren Seitenplatte 105 über die Axialbohrung 105 der hinteren Seitenplatte 105 gehalten ist.
Ein Teil des in die jeweiligen Flügelschlitze 111 eingeführten Wassers dringt in die Arbeitskammern 113 ein und wird mit dem Gas in den Arbeitskammern 113 vermischt, um so Wärme zu absorbieren und abzuführen, die aufgrund der Kompression des Gases erzeugt wurde. Das Kühlwasser in den Arbeitskammern 113 kühlt auch die Innenwand des Zylinders 103 während der Entfernung der Kompressionswärme. Das Kühlwasser in den Arbeitskammern 113 wird aus diesen zusammen mit dem komprimierten Gas in die Wasserabtrennkammer 114 abgegeben, und zwar über die Auslaßkammer 116, und wird von dem komprimierten Gas in dieser Kammer abgetrennt, um als Kühlwasser wiederverwendet zu werden.
Ferner leckt ein Teil des Kühlwassers in den Arbeitskammern 113 in den ringförmigen Hohlraum 119b der vorderen Seitenplatte 104 aus und fließt anschließend in die axiale Bohrung 107 der vorderen Seitenplatte 104, um auf die Winkelkontaktlagervorrichtung 131, die von der vorderen Seitenplatte 104 gehalten ist, einen Kühleffekt auszuüben. Das Kühlwasser in der axialen Bohrung 107 wird schließlich von dort zur Außenseite des vorderen Gehäuses 101 über einen Entwässerungsdurchlaß 134 ausgestoßen, der in der vorderen Seitenplatte 104 ausgebildet ist, und über einen Entwässerungsdurchlaß 135, der in dem vorderen Gehäuse 101 ausgebildet ist und strömungsmäßig mit dem Entwässerungsdurchlaß 134 in Verbindung steht. Das über die Entwässerungsdurchlässe 134 und 135 abgegebene Kühlwasser kann entsorgt werden. Jedoch kann das abgegebene Kühlwasser auch in eine Wasserzuführquelle zurückgeführt werden, aus welcher es wieder in den unteren Bereich der Wasserabtrennkammer 114 des hinteren Gehäuses über die Wasserzuführleitung 131 zurückgeführt werden kann, falls dieser erforderlich ist. Alternativ kann das abgegebene Kühlwasser auch zu der Wasserzuführleitung 133 umgeleitet werden, so daß es direkt in den unteren Bereich der Wasserabtrennkammer 114 zurückgeführt wird. Wenn das Kühlwasser zur Wasserleitung 133 umgeleitet wird, ist es möglich, das Gas, welches aus den Arbeitskammern 113 ausgeleckt ist, zu überführen, so daß das Gas zu der Wasserabtrennkammer 114 zurückgeführt und anschließend wieder zusammen mit dem Kühlwasser in die Arbeitskammer 113 über das Wasserzuführdurchlaßsytem eingespeist wird. Als Folge hiervon ist es möglich, den Kompressionswirkungsgrad durch eine wirksame Wiederverwendung des Gases zu verbessern. Weiterhin kann alternativ die Mischung aus Kühlwasser und Gas, die aus den Arbeitskammern 113 ausgeleckt ist, zum Einlaßdurchlaß 120 umgeleitet werden, so daß es aufgrund der Gasansaugwirkung der Flügelradgaszuführvorrichtung in die jeweiligen Arbeitskammern 113 eingesaugt werden kann.
Es sollte beachtet werden, daß bei der wassergekühlten Flügelradgaszuführvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform die beweglichen Elemente, beispielsweise das Rotorelement 110 und die Flügel 112, und die Innenwand des Zylinders 103 vorzugsweise einer korrosionsschützenden Behandlung unterzogen werden können, entweder durch eine Nickelplatierung oder eine Polytetraflouräthylenbeschichtung.
Aus der voranstehenden Beschreibung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung läßt sich leicht verstehen, daß Stahlelemente und Teile der wassergekühlten Flügelradgaszuführvorrichtung in wirksamer Weise daran gehindert werden können, von dem Kühlwasser korrodiert zu werden, welches aus den Arbeitskammern ausgeleckt ist, und zwar aufgrund der Anordnung von Entwässerungsdurchlaßmittel, die in der Lage sind, das Kühlwasser rasch von der Innenseite zur Außenseite des Gehäuses abzugeben. Daher kann die Wasserkühlung und der Korrosionsschutz, welche bei der wassergekühlten Flügelradgaszuführvorrichtung angewandt werden, die Lebensdauer der Vorrichtung verlängern.
Es sollte verstanden werden, daß die beschriebene wassergekühlte Flügelradgaszuführvorrichtung vorzugsweise mit einer zusätzlichen Entwässerungsöffnung versehen ist, die im untersten Teil des hinteren Gehäuses 102 ausgebildet wird, um einen ganzen Teil des Kühlwassers aus den unteren Bereich der Wasserabtrennkammer 114 zu entfernen, wenn die Gaszuführvorrichtung während einer langen Zeit nicht benutzt wird, oder wenn die Gaszuführvorrichtung anfänglich von einer Herstellungsfirma versandt wird.
Eine Beschreibung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher die wassergekühlte Gaszuführvorrichtung von einem Roots-Gaskompressor gebildet wird, erfolgt nachstehend mit Bezug auf 5 und 6.
In den 5 und 6 ist eine wassergekühlte Gaszuführvorrichtung in Form eines wassergekühlten Roots-Gaskompressors dargestellt mit einem Rotorgehäuse 201, in welcher eine Rotorkammer 202 so definiert ist, daß sie in der Lage ist, in sich ein Paar von in Gestalt von Zykloidkurven ausgebildeten Rotorelementen 203 und 204 aufzunehmen. Das Paar der Rotorelemente 203 und 204 ist so angeordnet, daß sie um ihre eigene Achse aufgrund der Anwendung einer Antriebskraft von einer äußeren Antriebsquelle drehbar sind.
Das Rotorgehäuse 201 ist an seiner einen Seite mit einer Gaseinlaßöffnung 210 versehen, und eine Gasauslaßöffnung 220 ist an seiner diametral gegenüberliegenden Stirnseite ausgebildet. Das Rotorgehäuse 201 ist ferner mit einem Wasserzuführdurchlaß 211 versehen, der im Gehäuse an einer Stelle in der Nähe der Gaseinlaßöffnung 210 angeordnet ist. Die Rotorkammer 202 ist strömungsmäßig mit der Gaseinlaßöffnung 210 verbunden, um Gas in die Rotorkammer 202 in Abhängigkeit von der Drehung der Rotorelemente 203 und 204 einzuführen. Die Rotorkammer ist ferner strömungsmäßig mit der Gasauslaßöffnung 220 verbunden, um das Gas nach Kompression aus der Rotorkammer 202 in Abhängigkeit von der Drehung der Rotorelemente 203 und 204 abzugeben. Das Rotorgehäuse 201 ist an einer der axial einander gegenüberliegenden Seiten mit einer Seitenwand 201a versehen, um drehbar zwei axiale Rotorwellen 205 und 206, die parallel zueinander angeordnet sind, abzustützen. Die Rotorwelle 205 ist als Antriebswelle vorgesehen und die andere Rotorwelle 206 dient als eine Hilfswelle. Die beiden Rotorwellen 205 und 206 sind so angeordnet, daß sie sich innerhalb der Rotorkammer 202 in einer Richtung senkrecht zu einer Achse erstrecken, die durch die oben erwähnten Einlaß- und Auslaßdurchlässe 210 und 220 verläuft. Die zwei Rotorelemente 203 und 204 sind auf den Rotorwellen 205 bzw. 206 in einer solchen Art und Weise montiert, daß die beiden Rotorelemente 205 und 206 so miteinander in Eingriff sind, daß sie ständig in ihren Drehrichtungen um einen Winkel von beispielsweise 90° verschoben sind. Die beiden Rotorwellen 205 und 206 sind mit jeweiligen Endabschnitten versehen, die sich in eine Getriebekammer 208 hinein erstrecken, die im Rotorgehäuse 201 an einer Stelle in der Nähe der Rotorkammer 220 definiert und hiervon durch eine Seitenwand 207 abgetrennt ist, die so angeordnet ist, daß sie der oben erwähnten Seitenwand 201a axial gegenüberliegt. Die Enden der Rotorwellen 205 und 206, die sich in die Getriebe kammer 208 hinein erstrecken, tragen ein Paar von in gegenseitigem Eingriff stehenden Zahnrädern 221 und 222.
Wenn die Rotorwelle 205, die als Antriebswelle vorgesehen ist, durch eine äußere Antriebsquelle über ein Rad 223 in Drehantrieb versetzt wird, wird auch die Rotorwelle 206 in einer Richtung umgekehrt zur Drehrichtung der Rotorwelle 205 über die miteinander kämmenden Zahnräder 221 und 222 in Drehung versetzt. In diesem Zustand sind die Zahnräder 221 und 222 so ausgebildet, daß die Drehgeschwindigkeit der beiden Rotorwellen 205 und 206 einander gleich sind, obwohl die Drehrichtungen zueinander entgegengesetzt sind. Die Drehung der beiden Rotorwellen 205 und 206 veranlaßt die Rotorelemente 203 und 204, sich in einander entgegengesetzten Richtungen zu drehen, wobei sie ihren gegenseitigen Eingriff ständig aufrechterhalten.
Somit wird ein Gas, z. B. Luft, aus der Einlaßöffnung 210 angesaugt und in der Rotorkammer 202 komprimiert. Das komprimierte Gas wird aus der Auslaßöffnung 220 ausgestoßen.
Wenn beispielsweise der beschriebene Roots-Gaskompressor in ein Brennstoffzellensystem integriert wird, um komprimierte Luft und Wasserstoffgas in eine Brennstoffzelle einzuspeisen, müssen sowohl die komprimierte Luft als auch das Wasserstoffgas ölfreie Gase sein. Daher muß während der Kompression der Luft und des Wasserstoffgases der Roots-Gaskompressor mit einem Kühlwasser gekühlt werden. Dementsprechend wird jeder der unterteilten Kammerabschnitte 202a und 202b der Ro torkammer 202, die mit den beiden Rotorelementen 203 und 204 zusammenwirken, mit Kühlwasser aus dem Wasserzuführdurchlaß 211 des Rotorgehäuses 201 versorgt, der senkrecht zur Gaseinlaßöffnung 210 ausgerichtet ist. Das in die unterteilten Kammerabschnitte 202a und 202b als ein Wasserstrahl eingeführte Kühlwasser wird mit dem Gas vermischt und führt Hitze ab, die durch die Kompression des Gases sowie aufgrund der Reibung zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Rotorelementen 203 und 204 erzeugt wurde.
Die beiden im Abstand zueinander angeordneten Seitenwände 201a und 207 des Rotorgehäuses 201 sind jeweils mit Entwässerungsdurchlässen versehen, die in der Lage sind, das Kühlwasser aufzunehmen, wenn das Wasser aus den unterteilten Kammerabschnitten 202a und 202b der Rotorkammer 203 durch Spalte ausleckt, die in den gegenüberliegenden Axialstirnseiten jeder der beiden Rotorelemente 203 und 204 frei gelassen sind und das empfangene Kühlwasser zur Außenseite des Rotorgehäuses 201 hin abgeben. Insbesondere sind ringförmige Wasserdurchlässe 225 und 226 in der Seitenwand 201a ausgebildet und so angeordnet, daß sie die Rotorwellen 205 und 206 umschließen. Weiterhin sind in der Seitenwand 201a des Rotorgehäuses 201 ein geradliniger Wasserdurchlaß 227, welcher die beiden ringförmigen Wasserdurchlässe 225 und 226 miteinander verbindet, und ein geradliniger Entwässerungsdurchlaß 228 ausgebildet, der sich von dem ringförmigen Wasserdurchlaß 225 zur Außenseite des Rotorgehäuses 201 erstreckt. Besonders der Platz des Entwässerungsdurchlasses 228 ist vorbestimmt, um es zu ermöglichen, daß das Kühlwasser leicht aus dem ringförmi gen Wasserdurchlaß 225 zur Außenseite des Rotorgehäuses 201 fließt.
Ringförmige Wasserdurchlässe 229 und 230 sind in der Seitenwand 207 so ausgebildet, daß sie die jeweiligen Rotorwellen 205 und 206 umschließen. Die beiden ringfömigen Wasserdurchlässe 229 und 230 sind durch einen geradlinigen Wasserdurchlaß 231 miteinander verbunden, der ebenfalls in der Seitenwand 207 ausgebildet ist. Weiterhin erstreckt sich ein geradliniger Wasserdurchlaß 232 von dem ringförmigen Wasserdurchlaß 229 zur Außenseite des Rotorgehäuses 201 und ist in einem unteren Bereich der Seitenwand 207 vorgesehen, so daß das Kühlwasser, das von dem ringförmigen Durchlaß 229 aufgenommen wird, leicht zur Außenseite des Rotorgehäuses 201 entwässert wird.
Es sollte verstanden werden, daß die oben erwähnten Wasserdurchlässe und Entwässerungsdurchlässe 225 bis 228 und 229 und 232, die in den Seitenwänden 201a und 207 ausgebildet sind, ein Entwässerungsdurchlaßsystem des Roots-Gaskompressors bilden, um das Kühlwasser, welches aus der Rotorkammer 202 (der Arbeitskammer) über die Stirnseiten der miteinander in Eingriff befindlichen Rotorelemente 203 und 204 ausgeleckt ist, rasch nach außen abzugeben.
In dem beschriebenen Entwässerungsdurchlaßsystem des Roots-Gaskompressors sind ein erstes Paar von Lagervorrichtungen 235a und 235b zur Drehabstützung der Rotorwelle 205, nämlich der Antriebswelle, und ein zweites Paar von Lagervorrichtungen 236a und 236b zur Drehabstützung der anderen Rotorwelle 206, nämlich der Hilfswelle, von dem Rotorgehäuse 201 an Positionen aufgenommen, die in der Nähe der ringförmigen Wasserdurchlässe 225, 229, 226 und 230 liegen. Daher sind die Lagervorrichtungen 235a und 235b, 236a und 236b mit Wasserdichtungen zumindest an den Stellen versehen, die in der Nähe der ringförmigen Wasserdurchlässe 225, 229, 226 und 230 liegen, um ein Eindringen von Kühlwasser in diese Lagervorrichtungen zu verhindern. Weiterhin sollten die jeweiligen Lagervorrichtungen 235a und 235b, 236a und 236b vorzugsweise mit Schmierfett gefüllt werden, um ihre Innenseiten zu schmieren. Weiterhin ermöglicht es die Verwendung der mit Schmierfett geschmierten Lagervorrichtungen 235a und 235b, 236a und 237b dem Kühlwasser, welches aus den unterteilten Kammerabschnitten 202a und 202b der Rotorkammer 202 ausgeleckt ist, in Kontakt mit diesen Lagervorrichtungen 235a, 235b, 236a und 236b zu gelangen und diese einem Kühleffekt zu unterwerfen.
Aus der voranstehenden Beschreibung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung läßt sich verstehen, daß die wassergekühlte Gaszuführvorrichtung, die von dem wassergekühlten Roots-Gaskompressor gebildet wird, mit einem Wasserkühlsystem versehen ist, das in der Lage ist, Wärme, die durch die Gaskompression in den unterteilten Abschnitten 202a und 202b des Rotorgehäuses 202 erzeugt wird, unter Verwendung des Kühlwassers abzuführen, welches direkt in die jeweiligen unterteilten Kammerabschnitten 202a und 202b eingeführt wird. Weiterhin kann das Kühlwasser, welches aus diesen unterteilten Kammerabschnitten 202a und 202b durch Spalte zwischen den Seiten 201a und 207 und den axialen Stirnseiten der Rotorelemente 203 und 204 ausgeleckt ist, rasch und glatt von der Innenseite zur Außenseite des Rotorgehäuses 201 aufgrund des Entwässerungsdurchlaßsystems gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestoßen werden. Somit können die inneren Stahlelemente und Teile, beispielsweise die Lagervorrichtungen 235a, 235b, 236a und 236b und andere sich bewegende oder gleitverschiebliche Elemente, vor Korrosion geschützt werden, und dementsprechend kann eine lange Betriebsdauer der Roots-Gaszuführvorrichtung gewährleistet werden.
Zahlreiche Abwandlungen und Variationen an den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind dem Fachmann offenkundig, ohne von dem Schutzbereich und dem Geist der vorliegenden Erfindung, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen beansprucht ist, abzuweichen.

Claims

Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung, umfassend: eine Antriebswelle (50c; 109; 205) zur Aufnahme einer Antriebskraft von einer Antriebsquelle (50); ein ortsfestes Element (2; 103; 201), das in sich einen Hohlraum (106, 202) definiert; ein durch die Antriebskraft der Antriebswelle (50) zur Durchführung einer vorbestimmten Bewegung in dem Hohlraum (106, 202) des ortsfesten Elements (2; 103; 201) ausgebildetes bewegliches Element (4; 110; 203, 204), das eine Mehrzahl fluiddichter Arbeitskammern (39; 113; 202a, 202b) innerhalb des Hohlraums (106, 202) definiert, deren Volumina durch die vorbestimmte Bewegung des beweglichen Elements (4; 110; 203, 204) nacheinander verändert werden; ein äußeres Gehäuseelement (22, 30; 101, 102; 201), das die ortsfesten und beweglichen Elemente (2; 103; 201; 4; 110; 203, 204) in sich einschließt; einen Wasserzuführdurchlaß (72; 117, 211) zur Zuführung eines Kühlwassers zu jeder der Arbeitskammern (39; 113; 202a, 202b), um Wärme, die in den Arbeitskammern (39; 113; 202a, 202b) erzeugt wird, abzuführen; einen Gaseinlaß (11; 120; 210) zur Einführung eines Gases in jede der Arbeitskammern (39; 113; 202a, 202b) während der vorbestimmten Bewegung des beweglichen Elementes (4; 110; 203, 204), so daß das Gas aufgrund einer Änderung der Volumina der Arbeitskammern (39; 113; 202a, 202b) entweder einer Kompression oder einer Expansion unterworfen wird; einen Gasauslaß (12; 121; 220) zum Austritt des Gases nach Kompression oder Expansion aus jeder der Arbeitskammern (39; 113; 202a, 202b); und einen Entwässerungsdurchlaß (80; 135; 228, 232) zur Führung des Kühlwassers, wenn es aus den Arbeitskammern (39; 113; 202a, 202b) zu einem vorbestimmten Teil im Inneren des äußeren Gehäuseelements (22, 30; 101, 102; 201) ausgeleckt ist, so daß das Kühlwasser aus dem vorbestimmten Teil zu einer Außenseite des äußeren Gehäuseelements (22, 30; 101, 102; 201) abgegeben wird.
Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die wassergekühlte Gaszuführvorrichtung eine wassergekühlte Spiralgaszuführvorrichtung umfaßt mit: einem ortsfesten Spiralelement (2), das als das ortsfeste Element ausgebildet ist und ein ortsfestes Spiralglied (23) einschließt; einem beweglichen Spiralelement (4), das als das bewegliche Element ausgebildet ist und ein bewegliches Spiralglied (42) einschließt, das spiralig in Eingriff mit dem ortsfesten Spiralglied (23) ist, wobei das bewegliche Spiralelement (4) als vorbestimmte Bewegung eine Orbitalbahnbewegung ausführt; einem Wasserzuführdurchlaß (72), der das Kühlwasser in die Arbeitskammern (39) einspeist, die in Abhängigkeit von der Orbitalbahnbewegung des beweglichen Spiralelements (4) zwischen den ortsfesten und beweglichen Spiralgliedern (23, 42) definiert sind; und einer Gehäuseeinheit (22, 30), die als das äußere Gehäuseelement ausgebildet ist und die ortsfesten und beweglichen Spiralelemente (2, 4) umschließt, wobei das bewegliche Spiralglied (42) die Orbitalbahnbewegung durch die von der Antriebswelle (50c) vermittelte Antriebskraft ausführt, während ein spiraliger Eingriff mit dem ortsfesten Spiralglied (23) des ortsfesten Spiralelements (2) aufrechterhalten bleibt, um so sukzessive jede der Arbeitskammern (39) zur Mitte der aneinander anliegenden, ortsfesten und beweglichen Spiralglieder (23, 42) zu verschieben, während die Volumina der Arbeitskammern (39) sukzessive reduziert werden, so daß das Gas komprimiert und aus der Mitte der aneinander anliegenden, ortsfesten und beweglichen Spiralelemente (2, 4) ausgestoßen wird.
Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Gehäuseeinheit ein Gehäuseglied (30) umfaßt, welches das bewegliche Spiralelement (4) einschließt, und ein dicht mit dem Gehäuseglied (30) verbundenes und das ortsfeste Spiralelement (2) einschließendes Schalenglied (22), wobei das Gehäuseglied (30) mit wenigstens einem Entwässerungsdurchlaß (80) versehen ist.
Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher der Entwässerungsdurchlaß (80) an einer Stelle in der Nähe eines Eingriffsteils der beweglichen und ortsfesten Spiralelemente (4, 2) angeordnet ist und unterhalb dieses Eingriffsteils liegt.
Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Gehäuseeinheit ein Gehäuseglied (30) umfaßt, welches das bewegliche Spiralelement (4) einschließt, und ein dicht mit dem Gehäuseglied (30) verbundenes und das ortsfeste Spiralelement (2) einschließendes Schalenglied (22), wobei das Schalenglied (22) mit wenigstens einem Entwässerungsdurchlaß (80a) versehen ist.
Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Entwässerungsdurchlaß (80a) an einer Stelle in der Nähe eines Eingriffteils der beweglichen und ortsfesten Spiralelemente (4, 2) angeordnet ist und unterhalb dieser Eingriffstelle liegt.
Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die wassergekühlte Gaszuführvorrichtung eine wassergekühlte Spiralgaszuführvorrichtung umfaßt mit: einem ortsfesten Spiralelement (2), das als das ortsfeste Element ausgebildet ist und ein ortsfestes Spiralglied (23) einschließt; einem beweglichen Spiralelement (4), das als das bewegliche Element ausgebildet ist und ein bewegliches Spiralglied (42), einschließt, das spiralig in Eingriff mit dem ortsfesten Spiralglied (23) ist, wobei das bewegliche Spiralelement (4) als vorbestimmte Bewegung eine Orbitalbahnbewegung ausführt; einem Wasserzuführdurchlaß (72), der das Kühlwasser in die Arbeitskammern (39) einspeist, die in Abhängigkeit von der Orbitalbahnbewegung des beweglichen Spiralelements (4) zwischen dem ortsfesten und beweglichen Spiralgliedern (23, 42) definiert sind; und einer Gehäuseeinheit (22, 30), die als das äußere Gehäuseelement ausgebildet ist und die ortsfesten und beweglichen Spiralelemente (2, 4) umschließt, wobei das bewegliche Spiralglied (42) die Orbitalbahnbewegung durch die von der Antriebswelle (50c) vermittelte Antriebskraft ausführt, während ein spiraliger Eingriff mit dem ortsfesten Spiralglied (23) des ortsfesten Spiralelements (2) aufrechterhalten bleibt, um so sukzessive jede der Arbeits kammern (39) zu einem äußeren Umfang der aneinander anliegenden, ortsfesten und beweglichen Spiralglieder (23, 42) zu verschieben, während die Volumina der Arbeitskammern (39) sukzessive vergrößert werden, so daß das Gas expandiert und vom äußeren Umfang der aneinander anliegenden, ortsfesten und beweglichen Spiralelemente (2, 4) ausgestoßen wird.
Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die wassergekühlte Gaszuführvorrichtung eine wassergekühlte Flügelradgaszuführvorrichtung umfaßt mit: einem Zylinder (103), der als das ortsfeste Element ausgebildet ist und in sich eine Rotorkammer (106) definiert, die von einer Innenwand umschlossen ist, welche sich so erstreckt, das sie eine vorbestimmte Gestalt hat, wobei der Zylinder (103) in axialer Richtung vordere und hintere Stirnseiten hat; ein Rotorelement (110), das als das bewegliche Element ausgebildet und so angeordnet ist, daß es in der Rotorkammer (106) rotiert, wobei das Rotorelement (110) mit einer Mehrzahl von Flügelschlitzen (111) versehen ist, die eine Mehrzahl von Flügeln (212) so aufnehmen, daß es den Flügeln (212) gestattet ist, gleitverschieblich auf die Innenwand der Rotorkammer (106) zu und von ihr weg bewegt zu werden; vordere und hintere Seitenplatten (104, 105), die an den vorderen und hinteren Stirnseiten des Zylinders (103) befestigt sind, um die Rotorkammer (106) als eine geschlossene Kammer auszubilden; eine Gehäuseeinheit (101, 102), die zur Umschließung des Zylinders (103) und der vorderen und hinteren Seitenplatten (104, 105) vorgesehen ist und das äußere Gehäuseelement bildet; und einem den Wasserzuführdurchlaß ausbildenden Wasserzuführdurchlaßsystem, das Kühlwasser in die Arbeitskammern (113) einspeist, die definiert sind durch: einen Außenumfang des Rotorelements (110), die Innenwand des Zylinders (103), die vorderen und hinteren Seitenplatten (104, 105) und die Mehrzahl von Flügeln (112), wenn das Rotorelement (110) in der Rotorkammer (106) rotiert, wobei das Rotorelement (110) in der Rotorkammer (106) durch die von der Antriebswelle (109) vermittelte Antriebskraft in Drehung versetzt wird, um so die Volumina der Arbeitskammern (113) sukzessive zu reduzieren, so daß das Gas sukzessive komprimiert und aus den Arbeitskammern (113) ausgestoßen wird.
Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Wasserzuführdurchlaßsystem einen Wasserdurchlaß (117, 118, 119a) umfaßt, der in einer der vorderen und hinteren Seitenplatten (105) und in der Gehäuseeinheit (102) so ausgebildet ist, daß er mit der Mehrzahl von Flügelschlitzen (111) kommuniziert, und bei der der Entwässerungsdurchlaß (107, 134, 135) in der anderen der vorderen und hinteren Seitenplatten (104) und in der Gehäuseeinheit (101) ausgebildet ist.
Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die wassergekühlte Gaszuführvorrichtung eine wassergekühlte Roots-Gaszuführvorrichtung umfaßt mit: einem Rotorgehäuse (201), das als das ortsfeste Element ausgebildet ist und in sich eine Rotorkammer (202) definiert, die von einer in einer vorbestimmten Gestalt geformten Innenwand umschlossen ist; einem Paar von Rotorelementen (203, 204), die als das bewegliche Element vorgesehen und in der Rotorkammer (202) im gegenseitigen Eingriff sind, wobei das Paar von im gegenseitigen Eingriff befindlichen Rotorelementen (203, 204) mit Außenumfängen versehen ist, die mit der Innenwand des Rotorgehäuses (201) zusammenwirken, um in der Rotorkammer (202) eine Mehrzahl beweglicher Kammerabschnitte (202a, 202b) zu definieren, die als die Mehrzahl fluiddichter Arbeitskammern vorgesehen sind und bewegt werden, wenn das Paar von Rotorelementen (203, 204) durch die Antriebskraft der Antriebswelle (205) in entgegengesetzten Richtungen bewegt wird; einem den Wasserzuführdurchlaß ausbildenden Wasserzuführdurchlaßsystem, das das Kühlwasser in die Kammerabschnitte (202a, 202b) einspeist, wenn das Paar von Rotorelementen (203, 204) in der Rotorkammer (202) rotiert; und einer Gehäuseeinheit, die als das äußere Gehäuseelement ausgebildet und dicht mit dem Rotorgehäuse (201) verbunden ist, um die Antriebswelle (205), auf der eines der Rotorelemente (203) montiert ist, und eine Hilfswelle (206), auf der das andere Rotorelemente (204) montiert ist, drehbar über Lagervorrichtungen (235a, b; 236a, b) abzustützen, wobei die Gehäuseeinheit mit Ein- und Auslaßöffnungen (210, 220) für das Gas versehen ist und das Paar von in gegenseitigem Eingriff stehenden Rotorelementen (203, 204) so rotiert, daß sich jeder der Kammerabschnitte (202a, 202b) von einer Stelle in der Nähe der Einlaßöffnung (210) zu einer Stelle in der Nähe der Auslaßöffnung (220) bewegt, während sich das Volumen jedes der Kammerabschnitte (202a, 202b) ändert, so daß das von der Einlaßöffnung (210) angesaugte Gas aus der Auslaßöffnung (220) ausgestoßen wird, nachdem es in den Kammerabschnitten komprimiert oder expandiert wurde.
Wassergekühlte Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 10, bei der das Wasserzuführdurchlaßsystem eine durchgehende, in die Gehäuseeinheit gebohrte Passage (211) umfaßt, die eine zur Gaseinlaßöffnung (210) gerichtete Wassereinspeisöffnung aufweist, und bei der der Entwässerungsdurchlaß wenigstens ein Paar ringförmiger Wasserdurchlässe (225, 226; 229, 230) umfaßt, die im Rotorgehäuse (201) so ausgebildet sind, daß sie die Antriebs- bzw. Hilfswellen (205, 206) umschließen, und bei der ein linear verlaufender Wasserdurchlaß (228, 232) so im Rotorgehäuse (201) ausgebildet ist, daß er sich von dem Paar ringförmiger Durchlässe (225, 229) zur Außenseite des Rotorgehäuses (201) erstreckt.