DE2300175A1

DE2300175A1 - Verdichter mit doppelter taumelscheibe

Info

Publication number: DE2300175A1
Application number: DE19732300175
Authority: DE
Inventors: Roger Germain
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1972-01-07
Filing date: 1973-01-03
Publication date: 1973-07-26
Also published as: DE2300175C3; DE2300175B2; FR2166767A5

Description

SOGIETE NATIONALE B¹ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MOTEUfiS D¹AVIATIOJi

150, Bd. Hausemann
Paris 8/Prankreich

Verdichter mit doppelter Taumelscheibe

Die Erfindung botxifft die Verdichter mit doppelter Taumelscheibe, d.h. die Verdichter mit einer doppelten Taumelscheibe, welche im v/esentliehen durch zwei einander entgegengesetzte konische Elemente gebildet wird, deren Spitzen zusammenfallen, Antriebsmitteln, welche dieser Doppelscheibe eine Nutationsbewegung um die gemeinsame Spitze der beiden konischen Elemente erteilen, einer radialen Wand, welche fest mit der Doppelscheibe verbunden ist und sich zwischen zwei in einer Ebene liegenden, den diesbezüglichen beiden konischen Elementen angehörenden Hantellinien erstreckt, einem die Doppelscheibe umgebenden Gehäuse mit zv/ei sphärischen Anlagex'läche» zur Abdichtung, einer Querwand, deren Mittelebene durch die gemeinsame Spitze der beiden konischen Elemente de^r Doppelscheibe geht und mit den gegenüberliegenden Flachen der konischen Elemente, den Flächen dor radialen Yf and, den Flächen der Querwand und mit der Innenfläche dos Gehäuses zwei veränderliche Volumen definiert, und Verbeilungsraitteln zur Herstellung der Verbindung dieser veränderlichen Volumen für die Ansaugung und die Förderung des

309830/0417

- 2 - 3869/72

Bei derartigen Verdichtern ist eine der auf-

tretenden Aufgaben die Herstellung einer.Abdichtung in der Zone, in welcher die radiale Wand durch die Querwand tritt. Biese radiale Viand führt nämlich eine Nutationsbewegung gegenüber der Querwand aua.

Eine v/eitere bei der Herstellung derartiger Verdichter auftretende Aufgabe besteht in der Verwirklichung der Verteilungsmittel. Diese werden nämlich im allgemeinen durch öffnungen gebildet, und ea ist wichtig, dass die Anordnung dieser öffnungen in den beiden Kammern veränderlichen Volumens das bei jeder Umdrehung der Doppelscheibe geförderte theoretische Stromungsniittelvolumen möglichst wenig verringert.

Die Erfindung bezweckt, einen derartigen Verdichter so auszubilden, dass die Aufgabe der Abdichtung zwischen der radialen Wand und der Querwand fortfällt und die Aufgabe der Verwirklichung der Verteilungsmittel in befriedigender Weise gelöst ist·

Erfindungsgemäss ist die Querwand hohl und

weist zv/ei getrennte Kammern auf, nämlich eine erste,"Saugkammer⁵¹ genannte Kammer mit wenigstens einer Verbindungsöffnung, welche in der ITahe einer Seite der radialen Wand angeordnet ist und das Innere der Saugkammer mit den beiden veränderlichen Volumen in Verbindung setzt, und wenigstens einer Saugöffnung, welche das Innere der Saugkammer mit der Saugleitung des Verdichters verbindet, und eine zweite, "Druckkammer" genannte Kammer mit wenigstens einer Verbindungsöffnung, welche in der Nahe der anderen Seite der radialen Wand angeordnet ist und das Innere der Druckkammer mit den beiden veränderlichen Volu-<men in Verbindung setzt, und wenigstens einer Forderöffnung, welche das Innere der Druckkammer mit der Förderleitung des Verdichters verbindet.

Gemäss einen vorteilhaften I-Ierkmal der Erfindung werden die Verbindungsöffnung der Saugkammer und die Verbindungsöffnung der Druckkammer wenigstens sum 'feil durch zwei meridionale Schnitte der hohlen Querwand definiert.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beiapielshalber erläutert.

3 0 9 8 3 0/0417

ffis

Pig. 1 ist ein Schnitt eines erfindungsgemasaen Verdichters.

Pig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht der wesentlichsten Teile dieses Verdichters.

Pig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III der Pig. 1.

Pig. 4 und 5 sind zwei sehematische Ansichten,

welche den Arbeitszyklus des Verdichters mit Hilfe von gewissen, abgewickelt dargestellten Teilen des Verdichters zeigen.

Pig. 1 bis 3 zeigen einen Verdichter mit doppelter Taumelscheibe mit einer Doppelscheibe 1, welche durch zwei konische Elemente 2 und 3 gebildet wird, deren Spitzen bei

0 zusammenfallen, Antriebsmitteln, z.B. einem Elektromotor 4 (Pig. 1), welcher der Doppelscheibe 1 eine Nutationsbewegung um die gemeinsame Spitze 0 der beiden konischen Elemente 2 und 3 erteilt, einer radialen Wand 5 (Pig. 2 und 3), welche fest mit der Doppelscheibe 1 verbunden ist und sich zwischen zwei in " einer Ebene liegenden, den beiden diesbezüglichen konischen Elementen 2 und 3 angehörenden Mantellinien erstreckt, einem Gehäuse 6 (Pig. 1), welches die Doppelscheibe 1 umgibt und zwei sphärische Anlageflächen 7 und 8 zur Abdichtung der konischen Elenente 2 und 3 der Doppelscheibe 1 aufweist, und einer Querwand 9 (Pig. 1 und 2), deren Mittelebene P durch die gemeinsame Spitze 0 der beiden konischen Elemente 2 und 3 der Doppelscheibe

1 geht und mit den gegenüberliegenden Pläehen der konischen Elemente 2 und 3, mit den Piachen der radialen Wand 5, mit den Piachen der Querwand 9 und mit der Innenfläche des Gehäuses ^f veränderliche Volumen 10 und 11 definiert.

Es sind dann Verteilungsmittel. zur Herstellung

der Verbindungen dieser veränderlichen Volumen 10 und 11 für die Ansaugung bzw. die Pörderung des Strömungsmittels vorgesehen.

Die konischen Elemente 2 und 3 besitzen sphärische Anlageflächen 12 bzw. 13, welche mit den entsprechenden sphärischen AnIageflächeη 7 und 8 des Gehäuses 6 zusammenwirken, wobei Dichtungsringe 14 in den sphärischen Anlageflächen 12 und 13 angeordnet werden können.

Die beiden koniachen Elemente 2 und 3 sind durch eine sphärische Anlagefläche 15 vereinigt, welche mit einer

309830/0417

- 4 - 3869/72

von dem inneren Rand der Querwand 9 gebildeten sphärischen Anlageflache 16 zusammenwirkt.

Die so ausgebildete Doppelscheibe 1 wird von einem Halter 17 getragen, welcher an einem Kurbelarm 18 drehbar gelagert ist, welcher in Bezug auf die Senkrechte zu der Mittelebene P der Querwand schräg liegt, wobei die Achse dieses Kurbelarms 18 durch die gemeinsame Spitze O der konischen Elemente 2 und 3 geht. Dieser Kurbelarm ISJwird von einem Kurbelzapfen 19 getragen, welcher über Zahnräder 20 von dem Elektromotor 4 in Umdrehung versetzt wird. Der so ausgebildete Verdichter besitzt eine Saugleitung 21, v/elche durch eine das Gehäuse 6 umgebende Kammer 22 verlängert wird, und eine Druckleitung 23, welche durch diese Kammer 22 tritt und sich an das Gehäuse 6 anschliesst.

. Die Kammer 22 schliesst sich an ein Gestell an, an welchem das Gehäuse 6 durch einen Plansch 25 und (nicht dargestellte) Bolzen befestigt ist, wobei der Kurbelzapfen 19 in einem in diesem Gestoll 24 ausgebildeten Lager 26 gelagert ist.

Das Gestell 24 besitzt eine rohrförmige Verlängerung 27, welche den Halter 17 umgibt und sich dicht an den Halter 17 über wenigstens eine verformbare, vorzugsweise durch einen Hetallbalken gebildete Wand 28 anschliesst, wobei diese * rohrförmige Verlängerung 27 zwei sphärische Anlageflächen 29 und 30 ^aufweist, welche mit zwei entsprechenden, an dem Halter 17 ausgebildeten sphärischen Anlageflächen 31 und 32 zusammen wirken.

TJm zu verhindern, dass die durch die Doppelscheibe 1 und den Halter 17 gebildete Anordnung in Umdrehung versetzt wird, ist vorzugsweise zwischen den beiden sphärischen Anlageflächen 31 und 32 an dem Halter 17 eine Verzahnung 33 ausgebildet, v/elche mii; einer an der rohrförmigen Verlängerung 27 des Gestells 24 zweckmässig zwischen den beiden sphärischen Anlageflächen 29 und 30 ausgebildeten Verzahnung 34 kämmt.

Zur Bildung der Verteilungsmittel für die veränderlichen Volumen 10 und 11 wird die in Pig. 1, 2 und 3 dargestellte Anordnung benutzt, gemäss welcher die Querwand 9 zwei

< 309830/0417

- S - 3869/72

voneinander durch- eine -!Trennwand 37 getrennte Kammern 35 und 36 aufweist.

Die erste Kammer 35 ist eine Saugkammer mit

wenigstens einer Yerbindungsöffnung 38, welche in der Höhe einer Seite 'der radialen Wand angeordnet ist und das Innere der Saugkammer 35 ait den beiden veränderlichen Volumen 10 und 11 in Verbindung setzt, und wenigstens einer Saugöffnung 39> welche das Innere der Saugkammer 35 mit der Kammer 22 und der Saugleitung 21 verbindet.

Die zweite Kammer 36 ist eine Druckkammer mit wenigstens einer Verbindungsöffnung 40, welche in der Nähe der anderen Seite der radialen Wand angeordnet ist und das Innere der Druckkammer 36 mit den beiden veränderlichen Volumen 10 und 11 in Verbindung setzt, und wenigstens einer Förderöffnung 41, welche das Innere der Druckkammer 36 mit der !Förderleitung 23 verbindet.

Die Verbindungsöffnung 38 der Saugkammer 35

wird zweckmäßig durch einen meridionalen Schnitt der Querwand 9 definiert, welche somit gegenüber einer Seite der radialen Wand 5 ein offenes Ende hat·

Die Verbindungsöffnung 40 der Druckkammer 36

wird zweckmässig durch einen !Eeil des meridionalen Schnitts der Querwand 9 definiert, welche somiü gegenüber der anderen Seite der radialen Wand 5 ein teilweise offenes Ende hat·

Der Winkelabstand α (Pig. 3) zwischen diesen beiden Verbindungsöffnungen 38 und 40 wird unter Berücksichtigung der Dicke der radialen Wand 5, der Amplitude der Bewegung dieser radialen Wand 5 und der Durehtrittsquer3chnitte, welche zwischen dem Umriss dieser beiden Verbindungsöffnungen 38 und 40 und den gegenüberliegenden Seiten der radialen Wand 5 bestehen bleiben müssen, gewählt·

Hinsichtlich der Grosse der Saugkammer 35 und

der Druckkammer 36 ist zu bemerken, dass sich die Saugkammer über den grössten £eil der Querwand 9 erstreckt·

Die Winkelerstreckung der Saugkammer 35 kann

300° betragen, v?ahrend die Winkelerstreckung; der Druckkammer grössenordnung3inässig 35° beträgt, so dass dann der Winkelabstand zwischen den beiden Verbindungsöffnungen 33 und 40 25° beträgt.

309830/0417

- 6 - 3669/72

Unter diesen Bedingungen erhält zweckmassig die Saugkammer 35 -mehrere Saugöffnungen 39» z.B. drei Saugöffnungen, welche unter Ausgang von der Verbindungsöffnung 38 in gleichmässigen Abständen auf eine Winkelerstreckung von etwa 90° verteilt sind.

In Pig. 4 und 5 ist schematisch eine abgewikkelte Ansicht der Doppelscheibe 1 und der auf die obige Weise ausgebildeten Querwand 9 dargestellt» In Pig· 4 und 5 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile wie in Pig.

I, 2 und 3.

In Pig. 4 definiert das konische Element 2 der Doppelscheibe ein veränderliches Volumen 10, welches durch die Mantellinie der Berührung zwischen diesem konischen Element 2 und der Querwand 9 . in eine Saugkammer 10a, deren Volulen zunimmt, und welche mit dem gerade angesaugten Strömungsmittel erfüllt ist, und eine Druckkammer 10t>, deren Volumen abnimmt, und welche mit dem gerade geförderten Strömungsmittel erfüllt ist, unterteilt. Das Strömungsmittel wird in der durch den Pfeil 3?4 gezeigten Richtung angesaugt und gemäßes dem Pfeil P₃ gefördert.

In dieser Pig. 4 definiert das konische Element 3 der Doppelscheibe ein einziges veränderliches Volumen

II, da sich die Mantellinie der Berührung zwischen diesem konischen Element 3 und der Querwand 9 an der Stelle der radialen Wand 5 befindet. Dieses Volumen 11 besitzt seinen grössten Wert und schliesot zur Pörderung bereites Strömungsmittel ein.

In Pig. 5 haben eich die konischen Elemente

und 3 in der durch den Pfeil φ dargestellten Richtung vorwärtsbewegt, und da3 konische ülemeht 2 der Doppelscheibe hat das Volumen der Saugkaaimer 10a vergrössert und das Volumen der Druckkammer 10b verkleinert.

In dieser Pig· 5 definiert jetzt das konische

Element 3 der Doppelscheibe ein veränderliches Volumen 11, welches durch die Mantellinie der Berührung zwischen diesem konischen Element 3 und der Querwand 9 in eine Saugkammer 11a, deren Volumen zunimmt, und welche mit gerade atigesaugtem Strömungsmittel erfüllt ist. und eine Druckkammer 11b, deren Volumen abnimmt, und welche mit gerade gefördertem Strömungsmittel

309830/04 1 7

- 7 - 3869/72

erfüllt ist, unterteilt wird. Das Strömungsmittel wird gemäss den Pfeilen P, angesaugt und gemass den Pfeilen P-g gefordert,

Bei dem obigen Verdichter ist die Aufgabe der Abdichtung zwischen der radialen Wand und der Querwand fortgefallen, da man ja zwischen dieser radialen Wand und dieser Querwand einen Durchtrittsquerschnitt für die Ansaugung und die Forderung des Strömungsmittels bestehen lasst.

Ausserdem sind die Verteilungsmittel in einfacher Weise verwirklicht und erzeugen nur einen sehr geringen Verlust des bei jeder Umdrehung der Doppelscheibe geförderten theoretischen Stromungsmittelvolumens. Die Forderung erfolgt nämlich über etwa 335°» und eine unmittelbare Verbindung zwischen der Saugseite und der Förderseite besteht nur xiber 25 , und zwar in einer Phase, in v/elcher die veränderlichen Volumen 10 oder 11 nur einen sehr kleinen Viert haben.

In baulicher Hinsicht sind die Vorrichtungen

zur Abdichtung und zum Anschluss vereinfacht, wobei insbesondere die das Gehäuse umgebende Kammer, in welcher die Doppelscheibe ihre Taumelbewegung ausführt, nur unter dem Ansaugdruck steht.

Ein erfindungsgemasser Verdichter ist daher besonders gut zur Verdichtung eines schädlichen oder giftigen Gases geeignet, z.B. von Uranhexafluorid für isotopische Trennung.

3098 3 0/0417

Claims

- 3 - 3869/72

Patentansprüche

(Λ .)) Verdichter mit doppelter Taumelscheibe mit einer doppelten Taumelscheibe, weiche im wesentlichen durch zwei einander entgegengesetzte konische Elemente gebildet wird, deren Spitzen zusammenfallen, Antriebsmitteln, welche dieser Doppelscheibe eine Uutationsbewegung um die gemeinsame Spitze der beiden konischen Elemente erteilen, einer radialen Wand, welche fest mit dieser Doppelscheibe verbunden ist und sich zwischen zwei in einer Ebene liegenden, den beiden diesbezüglichen konischen Elementen angehörenden Mantellinien erstreckt, einem die Doppelscheibe umgebenden Gehäuse mit zwei sphärischen Abdichtungsflächen, einer Querwand, deren Kittelebene durch die gemeinsame Spitze der beiden konischen Elemente der Doppelscheibe geht und mit den gegenüberliegenden Flächen der konischen Elemente, den Flächen der radialen Wand, und den Flächen der Querwand und der Innenfläche des Gehäuses zwei veränderliche Volumen definiert, und Verteilungsmitteln zur Herstellung der Verbindungen dieser veränderlichen Volumen für die Ansaugung und die Förderung des Strömungsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (9) hohl ist und zwei getrennte Kammern (35, 36) aufweist, nämlich eine Saugkammer (35) mit wenigstens einer Verbindungsoffnung (38), welrhe in der Nahe einer Seite der radialen Wand (5) angeordnet ist und das Innere der Saugkammer (35) mit den beiden veränderlichen Volumen (10, 11) verbindet, und wenigstens einer Saugöffnung (39)» welche das Innere der Saugkammer (35) mit einer Saugleitung (21) des Verdichters verbindet, und eine Druckkammer (36) mit wenigstens einer Verbindungsoffnung (40), welche in der Hähe der anderen Seite der radialen Wand (5) angeordnet ist und das Innere der Druckkammer (36) mit den beiden veränderlichen Volumen (10, 11) in Verbindung setzt, und wenigstens eine?Forderöffnung (41), welche das Innere der Druckkammer (36) mit einer Förderleitung (23) des Verdichters verbindet.
2.) Verdichter nach Anspruch 1,dadurch gekonnzeichnet, dass die Yerbindungsöffnung (38) der Saugkammer (35) und die Verbindungsöffnung (40) der Druckkammer (36) durch wenigstens einen Teil von zwei entsprechenden meridionalen Schnitten der hohlen Querwand (9) definiert v/erden.

309830/0417

- 9 - 3869/72
3.) Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die üaugkammer (35) und die Druckkammer (36) voneinander durch eine Trennwand (37) getrennt sind.
4.) Verdichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelabstand (α) zwischen den beiden Verbindungsoffnungen (38, 40) unter Berücksichtigung der Dicke der radialen Wand (5),der Amplitude der Bewegung dieser radialen Wand (5) und der Durchtrittsquerschnitte, welche zwischen dem Umriss dieser beiden Verbindungsoffnungen (38, 40) und den gegenüberliegenden Flachen der radialen Wand (5) bestehen bleiben sollen, gewählt ist.
5.) Verdichter nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Saugkamner (35) über den grossten Teil der Querwand (9) erstreckt·
6.) Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelerstreckung der Saugkammer (35) grSssenordnur^smassig 300° und die Winkelerstreckung der Druckkammer (36) grössenordnungsmässig 35° beträgt, wobei der Winkelabstand zwischen den beiden Verbindungsöffnungen (38, 40) 25° beträgt.
7.) Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass d?.r Saugkammer (35) mehrere Saugöffnungen (39) aufweist, welche unter Ausgang von der Verbindungsöffnung (38) in gleichmassigen Abständen angeordnet sind»

3 0 9 8 30/0417

Leerseite