DE2027272C2 - Rotationskolbenverdichter - Google Patents
RotationskolbenverdichterInfo
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Description
40
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rotationskolbenverdichter, insbesondere nach Art
eines Rootsgebläses oder Flügelzellenverdichters, dessen durch die Verdrängerorgane und die Förderraumumfangswand
gebildeten rotierenden Verdrängerzellen jeweils vor einer Öffnung zum Druckstutzen zeitweise
mit einem Voreinlaß für ein unter höherem Druck als dem Druck im Saugstutzen stehendes Strömungsmedium
in Verbindung stehen.
Rotationskolbenverdichter zum Zwecke der Kühlung und zur Verminaerung von Gasschwingungen mit
Voreinlässen auszustatten ist also bekannt So sind beispielsweise durch die DE-PS 5 64 152 (Fig. 1) und die
FR-PS 1022 111 Flügelzellenverdichter mit plattenförmagen
Arbeitsschiebern als Flügel bekannt, bei denen je durch einen Voreinlaß die soeben von der eigentlichen
(ersten) Einlaßöffnung abgeschlossene Verdrängerzelle mit der Außenluft in Verbindung gebracht werden soll.
Im ersten Fall mündet der Verbindungskanal zur Außenluft über je eine öffnung in jeder der Stirnwände
des Verdichterförderraums in diesen aus, im zweiten Fall ist eine wohl schlitzförmige Voreinlaßöffnung in der
Umfangswand des Förderraums vorgesehen.
Durch die GB-PS 6 25 490 (Fig. 8 und 9) ist ein Rootsgebläse für die Förderung heißer Gase mit zwei
zweizahnigen Rootsdrehkolben bekannt, bei dem, im Querschnitt durch das Gebläse und die Rotoren
gesehen, beiderseits des Druckstutzens bzw. der Auslaßöffnung je ein relativ enger Einlaßschlitz, also
eine Voreinlaßöffnung, für kühles Gas angebracht ist, welche Voreinlaßöffnungen sich jeweils sehr nahe ?m
Gebläseauslaßstutzen und somit hinsichtlich des Umfangsweges
der Rotoren weit vom Gebläseeinlaß entfernt befinden. Ganz ähnlich verhält es sich bei einem
anderen bekannten Rootsgebläse mit zwei zweizahnigen Rootsdrehkolben — siehe die DE-PS 11 33 500 —
bei dem ebenfalls im Förderraumwandbereich jedes Rootskolbens eine schlitzförmige Voreinlaßöffnung
vorgesehen ist. weiche Öffnungen nicht weit vom Auslaßkanal des Gebläses entfernt sind, wobei diese
Voreinlaßöffnungen intermittierend die Verbindung mit einem Resonanzraum herstellen, der um den ersten Teil
des Auslaßkanals angeordnet und mit diesem über Rohrstückchen verbunden ist, somit also unter Förderdruck
steht.
Die Praxis zeigt daß mit derartigen Voreinlässen. sofern im Förderraum nicht gerade ein besonders
heißes Gas sich befindet und durch den Voreinlaß kühle Außenluft oder ein gekühltes Gas eintreten kann, nur
eine geringfügige Kühlwirkung erzielbar ist Auch der Gaspulsationen verringernde Effekt ist nur geringfügig.
Der relativ geringe Kühleffekt ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß die jeweilige Verdrängerzelle
vor ihrer öffnung zum Druckstutzen des Verdichters nur eine relativ kurze Zeit mit dem
Voreinlaß in Verbindung steht Eine Verlängerung dieser Zeit ist jedoch nicht möglich, da der Voreinlaß
mit der Verdrängerzelle erst dann in Verbindung gelangen darf, wenn die Verdrängerzelle gegenüber
dem Saugstutzen abgeschlossen ist Diese Maßnahme ist nach bisher bei Fachleuten wohl vorherrschender
Meinung zur Verhinderung eines zeitweisen Kurzschlusses zwischen dem Voreinlaß und dem Saugstutzen
des Verdichters unbedingt notwendig. Somit bleibt für die Verbindung des Voreinlasses mit der Verdrängerzelle
lediglich die Zeit vom Abschlu.'1· der Verdrängerzelle
zum Saugstutzen bis zur öffnung der Verdrängerzelle zum Druckstutzen. In dieser kurzen Zeitspanne kann
jedoch keine nennenswerte Füllung durch den Voreinlaß in die Verdrängerzelle gelangen.
Da in dieser kurzen Zeit der Unterdruck in der Verdrängerzelle nicht völlig aufgefüllt werden kann,
strömt außerdem unmittelbar nach dem öffnen der Verdrängerzelle zum Druckstutzen aus dem Druckstitzen
heißes Gas in die Verdrängerzelle zurück. Dabei ist nicht zu vermeiden, daß dieses zurückströmende Gas
zum Teil in den Voreinlaß des Verdichters hineinströmt,
wodurch beim nächsten Arbeitstakt eine bestimmte Menge vorgewärmten Gases aus dem Voreinlaß in die
Verdrängerzelle gelangt. Damit wird der Kühleffekt des Voreinlasses jedoch weiter vermindert Dieses Zurückschlagen
von Gas aus dem Druckstutzen des Verdichters in die durch den Voreinlaß noch nicht völlig
aufgefüllte Verdrängerzelle erbringt außerdem unerwünschte Gasschwingungen, die in den meisten Fällen
durch zusätzliche Maßnahmen gedämpft werden müssen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es. einen Rotationskolbenverdichter der eingangs beschriebenen
Art derart weiterzubilden, daß mit möglichst geringem technischen Aufwand eine erheblich verbesserte Kühlwirkung
sowie eine wesentliche Verringerung der Gasschwingungen erzielt wird.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Voreinlaß derart in der Förderraumwand angeordnet
ist, daß die Verdrangerzellen jeweils schon vor ihrem
Abschluß gegenüber dem Saugstutzen mit dem Voreinlaß in Verbindung gelangen.
Durch die erfindungsgemäße, bei schnellaufenden Verdichtern zum Teil erhebliche Verlagerung des
Voreinlasses zur Saugseite hin wird erreicht, daß die jeweilige Verdrängerzelle wesentlich langer mit dem
Voreiniaß in Verbindung steht, als dies bei Verdichtern
der bekannten Art der Fall :st. Dies hat den Vorteil, daß eine größere Menge kalten Gases in die jeweilige
Verdrängerzelle einfließen kann und der dann herrschende Unterdruck fast vollständig aufgefüllt wird.
Dies führt zu einer erheblichen Verbesserung des Kühleffektes. Durch die fast vollständige Auffüllung des
Unterdruckes in der jeweiligen Verdrängerzelle wird die Druckdifferenz zwischen Verdrängerzelle und
Druckstutzen erheblich verringert und damit nach dem Öffnen der Verdrängerzelle zum Druckstutzen ein
Zurückschlagen von Gas aus dem Druckstutzen in die Verdrängerzeile stark gemindert. Auch wird durch die
Verlagerung des Voreinlasses zur Saugseite des Verdichters hin die Zeit, in der ein direkter Durchgang
vom Druckstutzen zum Voreinlaß besteht, erhebiirh verringert, da der Voreinlaß vom nachrolgenden
Kolbenkopf bzw. der nachfolgenden Dichtleiste erheb- 2s
Hch früher gegenüber dem Druckstutzen abgeschlossen wird.
Versuche haben ergeben, daß die nach bisheriger Meinung von Fachleuten wegen der Gefahr eines
Kurzschlusses zwischen dem VoreinlaG und dem χ Saugstutzen unbedingt zu vermeidende Verlagerung
des Voreinlasses zur Saugseite des Verdichters hin keine nennenswerte Verringerung der Förderleistung zur
Folge hat, dagegen eine erhebliche Verbesserung des Kühleffektes und eine Verminderung der Gasschwin- ji
gungen erbringt.
Insbesondere bei nach dem Rootsprinzip arbeitenden Verdichtern mit zwei 2zahnigen Rootskolben ist es
vorteilhaft, daß je ein Voreinlaß an den beiden zu den Drehkolben gehörenden Förderraumwandteilen derart
angeordnet ist. daß er in einem Winkelbereich bis zu 60° vor Abschluß der jeweiligen Verdrängerzelle gegenüber
dem Saugstutzen mit dieser Verdrängerzelle in Verbindung gelangt.
Wenn Verdichter mit den erfindungsgemäßen Merkmalen als Vakuumpumpen arbeiten, ist es zweckmäßig
und am einfachsten, wenn der bzw. jeder Voreinlaß mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht. Dadurch
kann atmosphärische Luft durch den Voreinlaß in die Förderkammer einströmen, sofern es nicht nachteilig ist. in
das zu fördernde Gas mi! Luft zu vermischen.
Bei Verdichtern, die im Liberdruckbetrieb arbeiten,
bzw. bei Vakuumpumpen für bestimmte fordermctüen.
die nicht mit unreiner Luft vermischt werden sollen ist es zweckmäßig, daß der bzw. jeder Voreinlaß unter -,>
Zwischenschaltung einer Kühleinrichtung mit einer am
Druckstutzen angeschlossenen Druckleitung in Verbindung steht. Eine derartige Ausgestaltung ist bei einem
Verdichter mit zwei 3zahnigen Rootsdrehkolben bereits bekannt (vgl. fig. 3 der GB-PSb 25 4%). 6(1
Bei der im vorhergehenden dargelegten Anordnung
des Yureinlusscs soll bei enisprcchcndgr Bemessung der
Einlaßöffnungen zum Förderrraum immer noch gewährleistet sein, daß der Drehwinkel der Rootsdrehkolben.
innerhalb dem diese auf ihrem Weg von t>5 Saugstutzen zum Druckstutzen gegenüber der Förderraumwand
abdichten, größer als 180 ist.
Im folgenden sind Aiisführiingsbeispicle der !Erfing
zum besseren Verständnis auch anhand einer Gegenüberstellung mit dem Stand der Technik (F i g. 1)
anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 schematisch im Querschnitt einen nach dem Rootsprinzip mit 2zahnigen Rootskolben arbeitenden
Rotationskolbenverdichter mit Voreinlaß der bekannten Art.
Fig.2 schematisch im Querschnitt einen erfindungsgemäßen
nach dem Rootsprinzip arbeitenden Rotationskolbenverdichter mit 2zahnigen Rootskolben und
Voreinlaß, und
F i g. 3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel des ernndungsgemäßen Rotationskolbenverdichters mit
zwischengeschalteter Kühleinrichtung.
Die in den Fig. 1, 2 und 3 schematisch dargestellten
Verdichter bestehen aus einem Gehäuse mit Saugstutzen 1 bzw. la und Druckstutzen 2 bzw. 2a. in dem ein
Paar 2zahniger Rootsdrehkolben 3 bzw. 3a, im folgenden kurz »Kolben« genannt, in bekannter Weise
gegenläufig rotieren und zusammenarbeiten. Zur besseren Unterscheidung sind in F i g. 1, die sich auf den
Stand der Technik bezieht, alle Bez- . sziffem mit dem
Zusatz 3 versehen
Der in F i g. 1 dargestellte Verdichter der bekannten Art weist im Bereich des Druckstutzens 2a auf jeder
Seite je einen Voreinlaß 4a auf. der mit dem vom Gehaust umgrenzten Innenraum, in dem die 2zahnigen
Kolben 3a rotieren, verbunden ist Jeder Voreinlaß 4a steht mit der Außenatmosphäre in Verbindung, !n
F i g. 1 ist eine Stellung der Kolben dargestellt, in der ein
direkter Durchgang von der Außenatt.iosphäre durch den Voreinlaß 4a in den Druckstutzen 2a besteht.
Betrachtet man den linken Kolben 3a so stellt man fest, daß dessen oberer Kolbenkopf 6a gerade eine
Steuerkante 7a am Ende des Saugstutzens la überstreicht. Es wird daher in diesem Moment von dem
linken Kolben 3a und dem Gehäuse eine in sich geschlossene Verdrängerzelle 8a gebildet, in der
derselbe Unterdruck herrscht, wie irr. Saugstutzen la. Dreht sich nun der linke Kolben 3a weit;τ, so
überstreicht sein unterer Kolbenkopf 9a den Voreinlaß 4a. so daß die Verdrängerzelle 8a mit dem Voreinlaß 4a
in Verbindung gelangt. Da in der Verdrängerzelle 8a Unterdruck herrscht, wird nun atmosphärische Luft
über den Voreinlaß 4a in die Verdrängerzelle 8a einströmen. Dieses Einströmen von atmosphärischer
Luft wird in dem Moment unterbrochen, in dem der untere Kolbenkopf 9a eine Steuerkante 10a am
Druckstutzen 2a überstreicht und somit die Verdrängerzelle 8a mit dem Druckstutzen 2a in Verbindung bringt.
Der in der Verdrängerzelle 8a herrschende geringere Druck wird nun. da er über den Voreinlaß 4;i wegen der
Kürze der zur Verfügung stehenden Zeit nicht aufgefüllt werden konnte, mit einem Schlag durch aus dem
Druck1', uzen 2a in die Veidrängerzelle 8a zurückströmende
Luft ausgeglichen. Bei diesem Rückströnivorgiing
gelangt warrre Luft aus dem Druckstutzen 2/ durch den Voreinlaß 4;/ in die VorcinUi3zuleitung 5.;.
Dies hat zur folje. daß beim folgenden Arbeitstakt,
sobald der tintcre Kolbenkopf 9a den Voreinlaß 4./
überstreicht, die V'erdrangerzelle 8a mit bereits
vorgewärmter Lufi angefüllt wird, wodurch der mit dem
Voreinlaß erzielte Kühleffekt wesentlich gerindert wird.
In F i g. 2 ist nun ein Rotationskolbenverdichter mit
den erfincliingsgcir.iißen Merkmalen dargestellt. Wie
aus der figur zu ersehen ist. überstreicht der Kolbcnkopf 11 ties linken Kolbens 3 gerade einen
Vorcinliiß 12. obwohl der gegenüberliegende Kolbenkopf
13 die Steuerkiinte 7 am Saugstutzen I noch nicht
erreicht hat. Nach gemäß den genannten Beispielen aus dem Stand der Technik bisher wohl vertretener
Auffassung von Fachleuten dürfte der Voreinlaß 12 mit
der Verdriinger/ellc 8 erst dann in Verbindung
gelangen, wenn der linke Kolben 3 sich gegen den Uhr/eigcrsinn um den Winkel \ weiterbewegt hat. also
die Verdrängcrzellc 8 gegenüber dem Saugstutzen I abgeschlossen ist. Versuche haben jedoch gezeigt, daß
jene Auffassung — erhebliche Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades bei der Verlagerung
des Voreinlasses in Richtung des Saugstutzens — nicht zutrifft. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß sogar bei
Winkeln λ bis 60u keine nennenswerte Verringerung
der Förderleistung zu verzeichnen ist. Erheblich vergrößert wird jedoch durch die Verlagerung des
Voreinlasses 12 die Zeit, in der die Verdrängerzelle 8 mit
dem Voreinlaß 12 in Verbindung steht, bevor sie sich gegenüber dem Druckstutzen 2 öffnet. Dies hat zur
Folge, daß der in der Verdrängerzelle 8 herrschende Unterdruck schon vor seiner öffnung gegenüber dem
Druckstutzen 2 über den Voreinlaß 12 aufgefüllt wird. Somit wird ein Zurückschlagen der Luft oder des Gases
aus dem Druckstutzen 2 in den Voreinlaß 12 verhindert.
In F i g. 3 ist eine entsprechende erfindungsgemäße Anordnung für Überdruckbetrieb bzw. Vakuumbetrieb
dargestellt. Hier strömt beim öffnen des Voreinlasses 14 gekühlte Luft bzw. gekühltes Gas aus der Druckleitung
2 des Verdichters in die Verdrängerzelle 8 und bewirkt somit für Überdruckbetrieb den gleichen Effekt wie
vorstehend für den Verdichter im Vakuumbetrieb aufgezeigt. Die Kühlung der Luft oder des Gases wird
durch an sich bekannte Kühleinrichiungen 15 bzw. 15,7
bewirkt, die in Form von Gaskühlcrn sowohl in dem Druckstutzen 2 als auch in den Rückflußleitungen 16
angeordnet werden können.
Claims (5)
1. Rotationskolbenverdichter, insbesondere nach Art eines Rootsgebläses oder Flügelzellenverdichters,
dessen durch die Verdrängerorgane und die Förderraumumfangswand gebildeten rotierenden
Verdrängerzellen jeweils vor einer Öffnung zum Druckstutzen zeitweise mit einem Voreinlaß für ein
unter höherem Druck als dem Druck im Saugstutzen stehendes Strömungsmedium in Verbindung stehen,
dadurch gekennzeichnet, daß der Voreinlaß (12, 14) derart in der Förderraumwand
angeordnet ist daß die Verdrängerzellen (8) jeweils schon vor ihrem Abschluß gegenüber dem Saugstutzen
(1) mit dem Voreinlaß in Verbindung gelangen.
Z Verdichter nach Anspruch 1, mit zwei 2zahnigen Rootsdrehkolben, dadurch gekennzeichnet, daß
je ein Voreinlaß (12 bzw. 14) an den beiden zu den Drehkolben (3) gehörenden Förderraumwandteilen
derart ac^eordnet ist, daß er in einem Winkelbereich
bis zu 6(F vor Abschluß der jeweiligen Verdrängerzelle
(8) gegenüber dem Saugstutzen (1) mit dieser Verdrängerzelle in Verbindung gelangt
3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der bzw. jeder Voreinlaß (12)
mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht
4. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Voreinlaß (14)
unter Zwischenschaltung einer Kühleinrichtung (15, 15a) mit einer am Druckstutzen (2) angeschlossenen
Druckleitung (2b) in Verbindung steht.
5. Verdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet. d«ß der Drehwinkel der
Rootsdrehkolben (3). innerhalb dem diese auf ihrem
Weg vom Saugstutzen (1) ζ..τι Druckstutzen (2) gegenüber der Förderraumwand abdichten, größer
als 180° ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8126 | Change of the secondary classification |
Ipc: F01C 1/18 |
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8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: KRUEGER, WERNER, DIPL.-ING., 3250 HAMELN, DE SIMONSMEIER, WALTER, 4924 BARNTRUP, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |