DE2254185C3

DE2254185C3 - Flügelzellenverdichter

Info

Publication number: DE2254185C3
Application number: DE19722254185
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef 5820 Gevelsberg Overkott
Original assignee: FA PAUL FERD PEDDINGHAUS 5820 GEVELSBERG
Current assignee: FA PAUL FERD PEDDINGHAUS 5820 GEVELSBERG
Priority date: 1972-11-06
Filing date: 1972-11-06
Publication date: 1981-02-26
Also published as: DE2254185A1; FR2205946A5; DE2254185B2; GB1397356A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flügelzellenverdichter mit exzentrisch in einem zylindrischen Arbeitsraum, insbesondere einem solchen mit im Verhältnis zum Durchmesser großer Länge, angeordnetem Rotor, der in Schlitzen radial bewegliche, mit ihren Außenkanten an der Arbeitsraumumfangswand entlanggleitende Arbeitsschieber führt, wobei der Einlaß aus einer sich über die Länge des Arbeitsraums erstreckenden Anordnung von mehreren hintereinander liegenden Kanälen mit unterschiedlich großen Querschnitten und mit dazwischenliegenden Wandteilen in dieser Umfangswand besteht

In der Technik werden Verdichter vorzugsweise dazu benutzt, Luft oder andere Gase anzusaugen und in verdichtetem Zustand weiterzufördern. Sie finden jedoch auch als Vakuumpumpen Verwendung. Bei Verdichtern der eingangs genannten Art werden Arbeitsschieber beim Umlauf des Rotors durch die

ίο Fliehkraft an die Wand des zylindrischen Arbeitsraums gedrückt und auf diese Weise einzelne, gegeneinander abgedichtete Kammern gebildet, die während des Umlaufs des Rotors zunehmend kleiner werden und das angesaugte Medium verdienten.

is 3ei den bisher bekannten Verdichtern sind bereits verschiedene Formen für den Einlaß vorgeschlagen worden. So gibt es Verdichter, bei denen der Einlaß aus einer einzigen Öffnung besteht, deren Größe etwa der der Auslaßöffnung entspricht. Beim Einlaß des angesaugten Mediums durch die in der Regel symmetrisch zur mittleren Querebene des Rotors gelegene Einlaßöffnung entsteht, über die Breite des Verdichters gesehen, eine Wirbelbildung, die sich ungünstig auf den Füllungsgrad auf der Ansaugseite des Verdichters auswirkt und damit die Verdichterleistung erheblich beeinträchtigt

Es ist mit der CH-PS 1 33 890 auch vorgeschlagen worden, anstelle einer einzigen öffnung für den Einlaß eine große Anzahl von Kanälen mit kleinem Durchmesser vorzusehen, allerdings ohne damit die erwähnten Nachteile zu vermeiden, sondern um die Schmierverhältnisse an den von dem ein- und austretenden Arbeitsmittel beeinflußten Stellen zu verbessern.
Ein Rotor der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 32 91 384 bekannt wobei zum Zwecke der Geräuschreduzierung die Kanäle unsymmetrisch zur Längsachse des Rotors liegen und im Querschnitt von der Mitte zu den Stirnseiten hin zunehmen. Auch diesem bekannten Vorschlag haftet dr Na. Heil des nicht optimalen Füllungsgrades an.

Bei einem weiteren bekannten Vorschlag gemäß der DE-AS 10 58 199 sind einlaßseitig über die wesentliche Länge des Rotors Schlitze gleicher Abmessungen vorgesehen, die dem Zweck der verbesserten Verteilung des zuströmenden Mediums längs des Rotors dienen, einen wesentlich verbessernden Einfluß auf den Füllungsgrad jedoch nicht nehmen können.

Schließlich zeigt die GB-PS 5 67 670 eine Einlaßgestaltung, die der gemäß der bereits angeführten CH-PS 1 33 890 entspricht bei der nämlich mehrere Kanäle mit kreisförmigem oder ellipsenförmigem Querschnitt zum Zwecke der Reduzierung des Verschleißes der Arbeitsschieber vorgesehen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flügelzellenverdichter der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch einen verbesserten Füllungsgrad und damit größere Förderleistung bei geringstmöglicher Antriebsleistung auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Kanäle des Einlasses - in Draufsicht auf die Umfangswand des Arbeitsraums gesehen — innerhalb einer als langgetreckter Rhombus geformten, mit den Spitzen bis an die Stirnseiten des Arbeitsraums reichenden Umhüllenden mit zur Rotorachse paralleler längerer Hauptachse angeordnet sind, so daß die Einlaßkanäle von einem Kanal größten Querschnitts in der Mitte nach den Stirnseiten hin im Querschnitt ungefähr gleichmäßig abnehmen.

Eine solche Ausbildung tfes Einlasses ergibt im Unterschied zu den bisher bekannt gewordenen Einlaßformen einen zusätzlichen Auffüllungseffekt, wodurch die sonst auftretende Wirbelbildung vermieden wird und sich eine gleichmäßige Fällung ergibt, die zugleich zu einer größeren Verdichterleistung und bei gleicher Förderleistung zu geringerem Energiebedarf führt Durch die Rhombusform der Umhüllenden werden die auf anliegenden Zonen, die sonsi tote Winkel bilden, in optimaler Weise beaufschlagt Mithin wird der gesamte Einlaßquerschnitt in unterschiedlich große Emzelquerschnitte aufgeteilt, die so ausgelegt sind, daß ein gleichmäßiges Auffüllen der Ansaugkammer im Verdichter gewährleistet ist

Wenngleich aus fertigungstechnischen Gründen für die Kanäle Kreisquerschnitt vorgesehen wird, wobei die Kreismittelpunkte auf der Hauptachse des Umhüllungs-Rhombus liegen, ergeben sich die mit der Erfindung erzielten Vorteile auch dann, wenn die Einlaßkanäle ungefähr Rechteck- bzw. Trapezquerschnitt aufweisen, wobei jeweils zwei Seiten der Querschmttskontur auf Seiten des umhüllenden Rhombus liegen unc die in Umfangsrichtung verlaufenden Seiten dieser Querschnittskonturen parallel zueinander stehen, so daß zwischen den Öffnungen zueinander parallele Stege der Umfangswand des Arbeitsraums verbleiben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Flügelzellenverdichters ergeben sich aus den Unteransprüchen 4 und 5.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. I einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter;

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Verdichter;

F i g. 3 eine Aufsicht auf die Einlaßseite des Verdichters in einer ersten Ausführungsform;

F i g. 4 eine andere Ausführung der Einlaßseite des Verdichters; und

F i g. 5 eine thematische Darstellung des Verdichters gemäß F i g. 1 mit dem Strömungsverlauf des zu verdichtenden Mediums.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, besteht der Verdichter aus dem Verdichtergehäuse 1, in dessen zylindrischem Arbeitsraum la ein Rotor 2 exzentrisch drehbar gelagert ist An seinen beiden Enden ist der Rotor 2 durch Lagerschilde 3 nach außen abgedichtet Der Rotor 3 wird über nicht dargestellte Antriebsmittel in Umdrehung versetzt ,Wie F i g. 2 zeigt, sind im Außenumfang des Rotor« 2 radial verschiebbar gelagerte Arbeitsschieber 4 (a, b, c d, e) angeordnet Während des Umlaufs des Rotors 2, beispielsweise in der angegebenen Pfeilrichtung, werden die Arbeitsschieber 4 an die Umfangswand des Arbeitsraums Xa gedrückt, so daß jeweils zwischen zwei benachbarten Arbeitsschiebern Kammern 5 gebildet werden, die sich aufgrund der exzentrischen Lage des Rotors vom Einlaß aus zunächst vergrößern und zum Auslaß hin wieder verkleinern.

Durch den oberen Teil des Verdichtergehäuses 1 erstrecken sich Kanäle 6, 7, 8, 9 und 11. Der im Durchmesser größte Kanal 6 ist symmetrisch zur mittleren Querebene des Rotors angeordnet und verläuft senkrecht zur Achse des Rotors 2. Die zu beiden Seiten des Kanals δ angeordneten äußeren oder seitlichen Kanäle 7, 8, 9 und 11 erstrecken sich im Winkel zum Kanal 6 durch itas Verdichtergehäuse 1, und zwar zum Einlaßstutzen 13 hin konvergierend. Aus F i g. 1 und 2 ist ersichtlich, daß die Kanäle 11 einen kleineren Querschnitt sls die Kanäle 9 und diese einen kleineren Querschnitt als die Kanäle 8 usw. aufweisen. Die unterschiedlichen Durchmesser der Kanäle 6,7,8,9 s und 11 sind mit D_x, D₂, D₃, A und Ds bezeichnet Die Kanäle 6, 7, 8. 9 und 11 münden auf der Seite des Einlaßstutzens 13 in eine am Verdichtergehäuse 1 angebrachte, gemeinsame Auffüllkammer 12. in der ein nicht dargestelltes Filter untergebracht sein kann. Über

to den Einlaßstutzen 13 ist die Auffüllkammer 12 an eine nicht dargestellte Ansaugleitung angeschlossen oder mit der Außenatmosphäre verbunden. Der Eintrittsquerschnitt des Einlaßstutzens 13 ist mit Ffbezeichnet
Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß die Kanäle 6,7,8,9 und

is 11 durch zylindrische Bohrungen gebildet sind, die durch dazwischenliegende Wandteile mit Abstand zueinander so angeordnet sind, daß die ihre unterschiedlichen Querschnitte geometrisch Einhüllende 10 einen langgestreckten Rhombus 14 bildet Die Kanäle 6,7,8,9 und 11 brauchen nicht unbedingt als zylind^r <:he Bohrungen ausgebildet zu sein, sie können auch gun?!5 Fig.4 aus mehr oder weniger rechteckförmigen Kanälen 6a, 7a, 8a, 9a bestehen, die durch zwischenliegende Stege 16 gebildet werden. Auch in diesem Fall ist der

Einlaßquerschnitt durch die Einzelquerschnitte über die

gesamte Länge L des Rotors 2 in einem bestimmten

Verhältnis aufgeteilt, so daß die Einhüllende gleichfalls

einen vornehmlich gleichseitigen Rhombus bildet.

Die in der Praxis vorzunehmende Aufteilung des

Gesamteinlaßquerschnitts sei anhand der F i g. 3 erläutert Aus der Verteilung der Arbeitsschieber 4a, b.c. d und e am Umfang des Rotors 2 und dem inneren Durchmesser des Gehäuses 1 ergibt sich zunächst der den Durchmesser D\ des größten Kanals 6 bestimmende Scheitelpunkt X derart daß am Punkt A^-die Oberkante des Arbeitsschiebers Aa (vgl. F i g. 2) zu dem Zeitpunkt stehen muß, wenn einerseits der Arbeitsschieber 4e den Ansaugvorgang einzuleiten beginnt und ai.dererjeits der Arbeitsschieber 4b das Maximum der Exzentrizität erreicht hat d.h. den Verdichtungsvorgang in der zuget .dneten Kammer einzuleiten beginnt Damit sind Lage und Abmessung des größten Kanals 6 bestimmt Die Querschnitte der seitlichen Kanäle 7, 8, θ und 11 werden derart gewählt daß nach unter Berücksichtigung der erforderlichen Dicke der Stege zwischen den einzelnen Kanälen erfolgter Festlegung der Mittelpunkte der Kanalquerschnitte die Verbindungen des Punktes X mit beiden Enden der Geraden, auf der die Mittelpunkte der Mündungsquerschnitte liegen, den Querschnitten tangential anliegen, wobei die Punktsymmetrie zu einer Rautenform der im Winkel « zur Hauptachse verlaufenden Tangenten bzw. Einhüllenden führt freies Verfahren ist auch bei rechteckigen, kreisförmigen oder ähnlich geeigneten Querschnittsformen anwendbar.

Damit wird unabhängig davon, ob nun die Einzelquerschnitte aus zylindrischen Bohrungen oder beliebig anders gestalteten Durchtritten bestehen, in jedem Fall sichergestellt daß da« über den Einlaßstutzen 13 und die Auffüllkamme·- 12 in das Verdichtergehäuse einströmende Medium in der in Fig.5 wiedergegebinen Weise über die gesamte Länge des Rotors 2 verteilt eingeführt wird. Hierdurch wird ein wesentlich verbesserter Füllungsgrad des Verdichters gewährleistet Um diese Verteilung des einströmenden Mediums noch weiter zu verbessern, ist, wie aus F i g. 1 hervorgeht, der obere Teil des größten Kanals 6 nach Art einer Lavaldüse konisch ausgebildet.

Mit der zu den Rotorenden hin proportional abnehmenden Querschnittsverteilung wird eine optimale KammerfüHung bei gleichzeitig außerordentlicher Steifigkeit des Verdichtergehäuses geschaffen. Außerdem wird der elektrische Energiebedarf vermindert und somit die Förderleistung erhöht Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Verdichter besitzt eine 50%ige Leistungssteigerung gegenüber bekannten Bauarten. Somit kann bei gleicher Förderleistung ein erfindungsgemäßer Verdichter entweder konstruktiv verkleinert oder mit geringer Drehzahl und kleineren Motoren angetrieben

werden.

An der unten liegenden Außenseite des Verdichtergehäuses 1 befinden sich in herkömmlicher Weise Ablauföffnungen 13, Ober die das verdichtete Medium dem Verbraucher zugeführt wird.

Um eine die Förderleistung des Verdichters beeinträchtigende Entspannung und einen Abfall des Vordruckes zu vermeiden, wird die Einlaßfläche Fe des Einlaßstutzens 13 der Auffüllkammer 12 größer als der Gesamteinlaßquerschnitt der Kanäle 6, 7, 8, 9 und 11 bzw. 6a, 7 a, Ba und 9a gewählt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flügelzellenverdichter mit exzentrisch in einem zylindrischen Arbeitsraum, insbesondere einem solchen mit im Verhältnis zum Durchmesser relativ großer Länge, angeordnetem Rotor, der in Schlitzen radial bewegliche, mit ihren Außenkanten an der Arbeitsraumumfangswand entlanggleitende Arbeitsschieber führt, wobei der Einlaß aus einer sich Ober die Länge des Arbeitsraums erstreckenden Anordnung von mehreren hintereinander liegenden Kanälen mit unterschiedlich großen Querschnitten und mit dazwischenliegenden Wandteilen in dieser Umfangswand besteht, dadurch gekennzeichne t, daß die Kanäle (6,7,8,9,11; 6a, 7a, 8a, 9a) des Einlasses — in Draufsicht auf die Umfangswand des Arbeitsraums (ta) gesehen — innerhalb einer als langgetreckter Rhombus geformten, mit den Spitzen bis an die Stirnseiten des Arbeitsraumes -eichenden Umhüllenden (10) mit zur Rotorachse paralleler längerer Hauptachse angeordnet sind, so daß die Einlaßkanäle von einem Kanal (6 bzw. 6a) größten Querschnitts in der Mitte nach den Stirnseiten hin im Querschnitt ungefähr gleichmäßig abnehmen.

2. Verdichter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle (6, 7, 8, 9, 11) Kreisquerschnitt aufweisen, wobei die Kreismittelpunkte auf der Hauptachse des Umhüllungs-Rhombus (10) liegen.

3. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle (6a, 7a, 8a, 9a) ungefähr Rechteck- bzw. frapez_Muerschnitt aufweisen, wobei jeweils zwei Seilen der Ouerschnittskontur auf Seiten des umhüllenden Rhombus (10) liegen und die in Umfangsrichtung verlaufenden Seiten dieser Querschnittskonturen parallel zueinander stehen, so daß zwischen den öffnungen zueinander parallele Stege (16) der Umfangswand des Arbeitsraums (1 a) verbleiben.

4. Verdichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere (6; 6a) der Einlaßkanäle, dessen Querschnittsmitte bzw. -mittelpunkt auf dem Schnittpunkt der beiden Hauptachsen des Umhüllungs-Rhombus (10) sich befindet, in einem Längsschnitt durch das Gehäuse gesehen, senkrecht zum Arbeitsraum verläuft, während die im Querschnitt abnehmenden, zu beiden Seiten sich anschließenden Einlaßkanäle (7,8,9, U; 7a, 8a, 9ajzur Längsachse des mittleren Kanals (6; 6ajgeneigt sind.

5. Verdichter nach einem oder mehreren der Ansprüche t bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Arbeitsraum (\a) abgelegene erst: Teil des mittleren Einlaßkanals (6;6a)konisch ausgebildet ist.