DE2257883A1 - Schraubenverdichter - Google Patents

Schraubenverdichter

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DE2257883A1
DE2257883A1 DE19722257883 DE2257883A DE2257883A1 DE 2257883 A1 DE2257883 A1 DE 2257883A1 DE 19722257883 DE19722257883 DE 19722257883 DE 2257883 A DE2257883 A DE 2257883A DE 2257883 A1 DE2257883 A1 DE 2257883A1
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screw
helix
rotor
chamber housing
delivery chamber
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Application number
DE19722257883
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Inventor
Guenther Hoppe
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C19/00Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F04C19/002Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids with rotating outer members

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

  • 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.

Claims (4)

  1. Patentansprüche:
    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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Förderraumgehäuse (3) durch Stauringe (12) in mehrere voneinander unabhängige Arbeitsräume (13) unterteilt ist und daß in jedem Arbeitsraum (13) ein Schraubenrotor (1) angeordnet ist, wobei die Steigung der Schraubenwendel (5) der verschiedenen Schraubenrotoren 1 von der Saugseite zur Druckseite hin nach Maßgabe der erreichten Verdichtung abnimmt.
  2. 2. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenrotoren (1) aus einem offenen Hohlzylinder (14), aufgesetzter Schraubenwendel (5) und zumindest einer eingesetzten Nabenscheibe (15) bestehen und mit der Nabenscheibe (15) auf die Schraubenrotorenwelle (2) druckdicht aufgesetzt sind, und daß die Steigung jeder Schraubenwendel (5) konstant, jedoch von der Steigung der benachbarten Schraubenwendel (5) verschieden ist.
  3. 3. Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlzylinder (14) an ihren Enden nach Maßgabe der Schraubenlinie, die durch die aufgesetzte Schraubenwendel (5) definiert ist, abgeschnitten sind.
  4. 4. Schraubenverdichter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Eintritts-bzw. Austrittskanten benachbarter Schraubenwendel (5) in unterschiedlichen axialen Ebenen liegen und die von den jeweiligen Schraubenrotoren (1) mit ihrem Sperrflüssigkeitszylinder (4) gebildeten Förderräume (6) gleichzeitig öffnen bzw. schließen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020015963A1 (de) * 2018-07-19 2020-01-23 Thilo Ittner Thermoelektrischer oder thermomechanischer wandler und computergesteuerte oder elektronisch gesteuerte verfahren

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020015963A1 (de) * 2018-07-19 2020-01-23 Thilo Ittner Thermoelektrischer oder thermomechanischer wandler und computergesteuerte oder elektronisch gesteuerte verfahren

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