-
Schraubenverdichter Die Erfindung bezieht sich auf einen Schraubenverdichter
für Gase und Dämpfe, mit Schraubenrotor und Rotorwelle, Förderraumgehäuse und darin
enthaltener Sperrflüssigkeit, die bei arbeitendem Schraubenverdichter einen Sperrflüssigkeitszylinder
bildet, in den der Schraubenrotor unter Bildung von sichelförmigen, durch die Schraubenwendel
abgekammerten und unterteilten Förderern eintaucht, wobei Schraubenrotor und Förderraumgehäuse
mit Sperrflüssigkeitszylinder über eine Kupplung.aneinander angeschlossen sind und
mit unterschiedlicher Drehzahl rotieren. Derartige Schraubenverdichter,
wie
sie in einem älteren, noch nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag beschrieben
worden sind, haben sich an sich bewährt. Sie zeichnen sich durch einen ruhigen Lauf
aus, was im wesentlichen darauf zurückzuführen ist, daß die Kupplung als hydraulische
Kupplung ausgebildet ist und die Drehzahlen sich zwischen Förderraumgehäuse und
Rotorwelle den jeweiligen Betriebsverhältnissen anpassen. Nichtsdestoweniger sind
Schraubenverdichter der beschriebenen Gattung verbesserungsfähig im Hinblick auf
die mit derartigen Schraubenverdichtern erreichbaren Förderhöhen bzw. Druckdifferenzen
zwischen Druck- und Saugseite der Schraubenverdichter.
-
Um eine Vergrößerung der Förderhöhe bei Schraubenverdichtern der beschriebenen
Gattung zu erreichen, könnte man daran denken, Förderraumgehäuse und Schraubenrotor
zu verlängern, um damit die Abdichtung zwischen Druckseite und Saugseite des Schraubenverdichters
zu verbessern. Derartige Maßnahmen können jedoch nicht zum Erfolg führen, weil der
Innendurchmesser bzw. die Wandstärke des mit dem Förderraumgehäuse rotierenden Sperrflüssigkeitszylinders
sich unter der Wirkung der in axialer Richtung unterschiedlichen und veränderlichen
Drücke einstellt.
-
Der Sperrflüssigkeitszylinder verhält sich dabei wie ein System kommunizierender
Röhren, sein Innendurchmesser ist auf der Druckseite des Schraubenverdichters erheblich
größer als auf der Saugseite. Diese spezifischen Eigenschaften eines Schraubenverdichters
der eingangs beschriebenen Gattung schließen eine beliebige Verlängerung von Förderraumgehäuse
und Schraubenrotor aus, weil eine Anpassung des Schraubenrotors, insbes.
-
seiner Nabe an die nach Maßgabe des jeweiligen Druckes sich einstellenden
Innendurchmesser des Sperrflüssigkeitsrlnges
nicht möglich ist.
Hinzu kommt, daß bei der beschriebenen Verlängerung von Förderraumgehäuse und Schraubenrotor
durch unvermeidbar auftretende Druckschwankungen innerhalb des Sperrflüssigkeitszylinders
die Lagerungen von Förderraumgehäuse und Rotorwelle in erheblichem Maße durch Schwingungen
beansprucht werden, die nicht mehr beherrschbar und kontrollierbar sind.
-
Weiterhin könnte man daran denken, zur Verbesserung der Förderhöhe
mehrere unabhängig voneinander arbeitende SchraubenVerdichter funktionell hintereinander
zu schalten, um damit die Vorteile des eingangs beschriebenen Schraubenverdichters
einerseits beizubehalten und andererseits eine große Förderhöhe zu erzielen. Das
ist aber im Ergebnis unwirtschaftlich und führt darüber zu Anlagen verhältnismäßig.
großer Baulänge bzw.
-
großem Bauvolumen. Hinzu kommt, daß eine derartige Anlage nach Maßgabe
der eingesetzten Einzelaggregate ein Mehrfaches an Wartung und Reparatur erfordert.
-
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, einen Schraubenverdichter
der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, mit dem große Förderhöhen erreichbar
sind und der sich darüber hinaus durch ruhigen Lauf und kurze Baulänge auszeichnet.
-
Die Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter für Gase und Dämpfe
mit Schraubenrotor und Rotorwelle, Förderraumgehäuse und darin enthaltener Sperrflüssigkeit,
die bei arbeitendem Schraubenverdichter einen Sperrflüssigkeitszylinder bildet,
in den der Schraubenrotor unter Bildung von sichelförmigen, durch die Schraubenwendel
abgekammerten und unterteilten Förderräumen
eintaucht, wobei Schraubenrotor
und Förderraumgehäuse mit Sperrflüssigkeitszylinder über eine Kupplung aneinander
angeschlossen sind und mit unterschiedlicher Drehzahl rotieren. Die Erfindung besteht
darin, daß das Förderraumgehäuse durch Stauringe in mehrere voneinander unabhängige
Arbeitsräume unterteilt ist, und daß in jedem Arbeitsraum ein Schraubenrotor angeordnet
ist, wobei die Steigung der Schraubenwendel der verschiedenen Schraubenrotoren von
der Saugseite zur Druckseite hin nach Maßgabe der erreichten Verdichtung abnimmt.
Mit einem derartigen Schraubenverdichter lassen sich bei relativ kurzer Baulänge
beachtliche Förderhöhen erzeugen. Die auf einer gemeinsamen Rotorwelle angeordneten
und in zugeordneten Arbeitsräumen untergebrachten Schraubenrotoren können selbst
verhältnismäßig klein gebaut werden, so daß optimale Verhältnisse in bezug auf die
Verdichtungsleistung erreicht werden. Die von den jeweiligen Schraubenrotoren geförderten
und verdichteten Gase werden jeweils an den nachgeordneten Schraubenrotoren abgegeben,
wobei die im Bereich der Stauringe zwischen den einzelnen Arbeitsräumen gebildeten
Räume als Stau- bzw. Pufferräume wirken, die dazu beitragen, Druckschwankungen auszugleichen.-
Nach bevorzugter Aus führungs form der Erfindung soll die Anordnung so getroffen
sein, daß die Schraubenrotoren aus einem offenem Hohlzylinder, aufgesetzter Schraubenwendel
und zumindest einer eingesetzten Nabenscheibe bestehen und mit der Nabenscheibe
auf die Rotorwelle druckdicht aufgesetzt sind, und daß die Steigung jeder Schraubenwendel
konstant, jedoch von der Steigung der benachbarten Schraubenwendel verschieden ist.
Durch die beanspruchte Gestaltung der Schraubenrotoren wird einerseits der zwischen
den Arbeitsräumen gebildete Stauraum weiter vergrößert, so daß im Ergebnis die Baulänge
des Schraubenverdichters sich weiter verkürzen läßt, es wird andererseits erreicht,
daß bei einfachster baulicher Ausbildung der Schraubenwendel, nämlich mit
konstanter
Steigung, die Förderleistung und die Förderhöhe optimiert werden. Diese funktonellen
Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters werden noch dadurch verbessert,
wenn die Hohlzylinder an ihren Enden nach Maßgabe der Schraubenlinie, die durch
die aufgesetzte Schraubenwendel definiert ist, abgeschnitten sind. Auch das trägt
zu einer Vergrößerung der zwischen den Arbeitsräumen gebildeten Stauräumen bei,
reduziert also Druckschwankungen, die auf die Sperrflüssigkeit wirken, vermindert
aber auch gleichzeitig diejenigen Kräfte, die der Schraubenrotor aufzunehmen hat.
Es kann folglich mit extrem leichten Schraubenrotoren gearbeitet werden.
-
Im übrigen empfiehlt die Erfindung, die Anordnung so zu treffen, daß
die einander gegenüberliegenden Austritts- -bzw. Eintrittskanten benachbarter Schraubenwendel
in unterschiedlichen axialen Ebenen liegen und die von den jeweiligen Schraubenrotoren
mit ihren Sperrflüssigkeitszylindern gebildeten Förderräumen gleichzeitig öffnen
bzw. schließen. Die Austritts- bzw.
-
Eintrittskanten benachbarter Schraubenwendel sollen in bezug auf die
Rotorwelle folglich unter einem Winkel angeordnet sein, der nach Maßgabe der geometrischen
Verhältnisse zwischen Schraubenrotor bzw. dessen Hohlzylinder und Sperrflüssigkeitszylinder
so bemessen ist, daß die von dem saugseitig angeordneten Schraubenrotor geförderte
Gasmenge von dem nachgeschalteten Schraubenrotor übernommen wird, ohne daß Druckstöße
entstehen.
-
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin
zu sehen, daß es aufgrund der beanspruchten Maßnahmen gelingt, einen Schraubenverdichter
der eingangs beschriebenen Gattung zu bauen, der mit erheblich größerer Förderhöhe
arbeiten kann, der jedoch nichtsdestoweniger sich durch kurze Baulänge und ruhigen
Lauf auszeichnet.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schraubenverdichter, Fig.
2 die perspektivische Ansicht eines Teiles des Gegenstandes nach Fig. 1, Fig. 3
einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1.
-
Der in den Figuren dargestellte Schraubenverdichter dient zur Förderung
von Gasen und Dämpfen, er ist sowohl als Vakuumpumpe als auch als Verdichter einsetzbar.
Er besitzt einen Schraubenrotor 1 mit Rotorwelle 2 und ein Förderraumgehäuse 3,
wobei sich im Förderraumgehäuse 3 die sogenannte Sperrflüssigkeit befindet, die
bei arbeitendem Schraubenverdichter, d.h. bei rotierendem Förderraumgehäuse 3 einen
Sperrflüssigkeitszylinder 4 bildet, in den der Schraubenrotor 1
unter
Bildung von sichelförmigen, durch die Schraubenwendel 5 abgekammerten und unterteilten
Förderräumen 6 eintaucht. In den Figuren ist stets dieser Betriebszustand des arbeitenden
Schraubenverdichters angedeutet. Die zu fördernden Gase und Dämpfe werden über den
Stutzen 7 eines stationären Gehäuses zugeführt, sie verlassen den Schraubenverdichter
über einen weiteren Stutzen 8. Schraubenrotor 1 und Förderraumgehäuse 3 bzw. der
Sperrflüssigkeitszylinder 4 rotieren mit unterschiedlicher Drehzahl. Dazu befindet
sich zwischen Förderraumgehäuse 3 und Schraubenrotor 1 eine hydraulische Kupplung
9, 10, 11. Diese besteht aus einem mit dem angetriebenen Bauteil (Förderraumgehäuse
3 oder Rotorwelle 2) verbundenen Läuferrad 9, einem mit dem mitgenommenen Bauteil
verbundenen Turbinenrad lo und einem in einem stationären Maschinengehäuseteil drehfesten
Leitkranz 11.
-
Die hydraulische Kupplung 9, lo, 11 ist konzentrisch zur Rotorwelle
2 angeordnet, während die Rotorwelle 2 selbst exzentrisch zum Förderraumgehäuse
3 bzw. zum Sperrflüssigkeitszylinder 4 angeordnet ist.
-
Das Förderraumgehäuse 3 ist durch Stauringe 12 in mehrere voneinander
unabhängige Arbeitsräume 13 unterteilt. In jedem dieser Arbeitsräume 13 ist ein
Schraubenrotor 1 angeordnet. Im übrigen ist bei der dargestellten Ausführungsform
die Anordnung stets so getroffen, daß die Steigung der Schraubenwendel 5 der verschiedenen
Schraubenrotoren 1 von der Saugseite zur Druckseite hin nach Maßgabe der erreichten
Verdichtung abnimmt.
-
Man erkennt, daß die Schraubenrotoren 1 aus einem offenen Hohlzylinder
14, aufgesetzter Schraubenwendel 5 und mindestens
einer eingesetzten
Nabenscheibe 15 bestehen und mit dieser Nabenscheibe 15 auf die Rotorwelle 2 aufgesetzt
sind. Dabei ist die Steigung jeder Schraubenwendel 5 konstant, jedoch von der Steigung
der benachbarten Schraubenwendel 5 verschieden.
-
Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung
sind die Hohlzylinder 14 an ihren Enden nach Maßgabe der Schraubenlinie, die durch
die aufgesetzte Schraubenwendel 5 definiert sind, abgeschnitten, wie das im einzelnen
aus Fig. 2 ersichtlich ist. Nicht erkennbar ist in den Figuren, daß zweckmäßigerweise
alle Kanten angeschärft sind. Wenn die Kante der Schraubenwendel 5 bzw. des abgeschnittenen
Hohlzylinders 14 auf die Sperrflüssigkeit drückt, so entsteht praktisch kaum ein
Verdrängen der Sperrflüssigkeit, vielmehr erfolgt gleichsam ein Abschälen, so daß
Druckschwankungen im Sperrflüssigkeitszylinder 4 auf den Hohlzylinder 14 und die
Rotorwelle 2 nicht ertragen werden können.
-
Im übrigen sind im Ausführungsbeispiel in den Arbeitsräumen 13 des
Förderraumgehäuses 3 beidseits der Stauringe 12 Mitnehmerflügel 16 befestigt, die
sich mit dem Förderraumgehäuse 3 bzw.
-
den Arbeitsräumen 13 drehen und zur Stabilisierung des Sperrflüssigkeitszylinders
4 beitragen. Durch die Stauringe 12 selbst werden im übrigen die Arbeitsräume 13
voneinander getrennt sowie darüber hinaus die Wandstärken der Sperrflüssigkeitszylinder
4 definiert. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung
sind im Innenraum
der Stauringe 12 Flüssigkeitsabscheider angeordnet,
die in der dargestellten Ausführung als an die Mitnehmerflügel 16 angeschlossene
Rippen 17 ausgebildet sind. Durch entsprechende Formgebung der Rippen 17 läßt sich
auch eine Führung für die geförderten Gase und Dämpfe erreichen. Im übrigen können
die Flüssigkeitsabscheider auch als Siebe ausgebildet sein, was im einzelnen nicht
dargestellt ist.