DE2516637A1 - Rotationskolbenkompressor fuer die stufenweise verdichtung von gas - Google Patents

Rotationskolbenkompressor fuer die stufenweise verdichtung von gas

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DE2516637A1 DE19752516637 DE2516637A DE2516637A1 DE 2516637 A1 DE2516637 A1 DE 2516637A1 DE 19752516637 DE19752516637 DE 19752516637 DE 2516637 A DE2516637 A DE 2516637A DE 2516637 A1 DE2516637 A1 DE 2516637A1
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Description

Patentanwälte
Dipl.-ing. Helmut Missling 63 Giessen 15.4.1975
DipL-Ing. Richard Schiee Bismarckstrasse 43
H y Telefon: (0641) 710Ϊ9
Dr.-Ing. Joachim Boecker
Mi/E 12.488
S[PAI. Refrigeration AB, 601 78 NORRKÖPIITG/Schweden Rotationskolbenkompressor für die stufenweise Verdichtung
von Sas
Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenkompressor mit einem Stator, einem im Stator angeordeten Rotor, einem zwischen dem Rotor und dem Stator ausgebildeten Arbeitsraum, wobei der Rotor
in
mit Kolben versehen ist, die/im Rotor ausgebildeten Kolbenschlitze gleiten und gegen eine innere Umfangsfläehe und gegen Endplatten des Stators anliegen, wobei erste Kompressionskammern zwischen den Kolben und dem genannten Arbeitsraum ausgebildet sind und Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweisen, und zweite Kompressionskammern in den Kolbenschlitzen unterhalb der Kolben ausgebildet sind, wobei Nuten zumindest in einer der Endplatten entlang einem Teil der Bewegungsbahn der genannten zweiten Druckkammer ausgebildet und so angeordnet sind, daß die zweite Kompressionskammer während wenigstens einem Teil der nach außen gehenden Bewegung der Kolben mit den ersten der genannten Nuten und während wenigstens einem Teil der nach innen gehenden Bewegung der Kolben mit den zweiten der genannten Ku ten in Verbindung
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stehen.
In dem technischen Bereich, der die Verdichtung von Sasen
betrifft, besteht oftmals das Erfordernis, Gas in verschiedenen Stufen zu verdichten. So wird z.B. das Gas in einer ersten Stufe verdichtet, worauf es in irgendeiner Weise behandelt z.B. gekühlt wird, worauf das Gas in einer zweiten Stufe weiter verdichtet wird.
Für die Verdichtung von Gas ist es bekannt, einen Rotationskolbenkompressor einzusetzen, der für verschiedene Anwendungen geeignet ist, z.B. als Kühlkompressor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotationskolbenkompressor so auszubilden, daß mit diesem eine Verdichtung von Gas in verschiedenen Stufen möglich ist und daß dessen Aufbau
einfach gehalten ist.
Biese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die genannten zweiten Eompressionskammern von den genannten ersten
Kompressionskammern getrennt sind, so daß die zweiten Kompressionskammern eine getrennte Kompressionseinheit bilden, daß die getrennte Kompressionseinheit einen Einlaßkanal hat, der mit der genannten ersten Hut in Verbindung steht, und einen Auslaßkanal
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der mit der genannten zweiten Nut in Verbindung steht, daß der Einlaßkanal mit Gas versorgt wird, das bereits in den genannten ersten Kompressionskammern komprimiert worden ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Patentansprüchen hervor.
Bei einem Rotationskolbenkompressor gemäß der Erfindung erhält man eine zusätzliche Druckstufe, ohne daß dessen grundsätzlicher Aufbau verändert werden mußte.
Ein weiterer Vorteil ist, daß man immer einen Überdruck unter den Kolben erhält, der diese gegen den Stator gepreßt hält, während gleichzeitig der Raum unter den Kolben für die Erzeugung einer Butzarbeit verwendet wird.
Bei einem Kompressor mit einer stufenweise Verdichtung hat die Stufe, die mit einem höheren Einlaßdruck arbeitet, normalerweise einen Arbeitsraum mit einem kleineren Hubvolumen als eine Stufe, die mit einem niedrigeren Einlaßdruck arbeitet. Diese Tatsachen sprechen gleichfalls zu Gunsten der vorliegenden Erfindung, wo die Kolbenschlitze, die das kleinere Habvolumen aufweisen, mit einem höheren Einlaßdruck arbeiten.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigen:
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Fig. 1 einen Querschnitt durch, einen erfindungs gemäß en Kompressor mit zwei Arbeitsräumen gemäß Linie I-I in Pig. 2 und 3,
]Fig. 2 und 3 einen Querschnitt durch einen Kompressor entsprechend Linie II-II in Pig. 1, wobei jede Figur eine Anwendung des Kompressors als Kühlkompressor zeigt,
Fig. 4 einen Kompressor gemäß Pig. 1, jedoch mit einem größeren Volumen der Kolbenschlitze.
Der Kompressor besteht aus einem Rotor 1 mit Schlitzen 2, in denen verschiebbar Kolben 3 angeordnet sind, die an einer zylindrischen Innenfläche des Stators 4 gleiten und dichten, die einen elliptischen Querschnitt aufweist. In den Endplatten 7, des Stators sind Lagerstellen 9, 10 für die Rotorwelle 11 und Einlaßöffnungen 5 und Auslaßöffnungen 6 angeordnet, die z.S. mit Auslaßventilen in Form von Rüflckschlagventilen versehen sein können. Die Kolben 3 unterteilen den Raum zwischen dem Stator und dem Rotor in zwei Arbeitsräume 11, deren Volumen sich vergrößert wenn die Kolben die Einlaßöffnungen 5 passieren, worauf diese wieder abnehmen, bis das Volumen bei der Auslaßöffnung 6 nahezu Hull wird. In Pig. 1 ist die Ansaug-, Kompressions- und Ausstoßphase mit entsprechenden Winkeln a, b und c eingezeichnet.
Wie bereits zuvor erwähnt, bewirkt die Bewegung der Kolben 3 in den abgedichteten Kolbenschlitzen 2 eine Pumparbeit, so daß
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gemäß der Erfindung eine Verdichtung "bewirkt und ausgenützt wird, wobei mögliche Kachteile vermieden werden.
Für diesen Zweck sind Nuten 12, 14 in ä.en Endplatten 7 und 8 entlang der Bewegungshahnen der Kolbenschlitze 2 während der .Ansaug- und der Ausstoßphase angeordnet.
Auf diese Weise wird der Ansaugwinkel a für die Arbeitskammern gleichfalls zur Ansaugphase für die Kolbenschlitze 2 über die Nuten 12 und die Kanäle 13» während der Winkel b die Eompressionsphase für die Kolbenschlitze angibt. Während des Winkels c, der Ausstoßphase, stehen die Kolbenschlitze in Verbindung mit den Nuten 14 in den Endplatten und dadurch über die Auslaßkanäle 15 iBit der Ausstoßseite 6. Auf diese Weise wird die Leistung des Komepressors durch das gesamte Hubvolumen der Eolbenschlitze gesteigert» wobei die Steigerung IQ $ oder mehr betragen kann. Bei einer Anpassung der länge der Hirten 14 oder durch die Anordnung dieser Katen auf einen solchen Radius» daß sie von dem Kolben 3 in der Grundstellung überschnitten werden» werden die Kolbenschlitze 2 am Ende des Winkels e abgeschlossen.. Auf diese Weise findet in den Kolbenschlitzen während des Winkels c eine Kompressionsphase statt, bei der die Kolben auf ihrem Wege zur Grundstellung verzögert werden. Mes bewirkt zwar einen kleinen Verlust, jedoch wird damit gleichzeitig ein gutes Anliegen der Kolben am
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Stator erhalten, so daß ein Flattern der Kolben vermieden wird, was sehr wichtig ist«
Eine Anwendung der Erfindung ist in IPIg. 2 gezeigt, wo der Kompressor mit einem Expansionsystem mit einem zirkulierenden Medium verbunden ist, was in einer Kühlanlage der Fall ist. Die Ausstoßseite 23 des Kompressors ist mit einem Kondensator 17 verbunden, von dem kondensiertes Kühlmittel über ein erstes Entspannungsventil 19 zn einem Zwischendruckspeicher 21 geführt ist. Yom Boden des Speichers 21 wird das flüssige Kühlmedium über das Entspainiungsven.til 20 zu einem Yerdampfer 18 und von dort zurück ΖΈΕΓ Einlaßöffnung 5 des Kompressors geführt. Das abgetrennte £as wird vom oberen Sude des Speichers 21 über eine Rohrleitung 22 miä. den Kanal 15 zu. äen. Hüten 12 in den Endplatten gefuhrt. ¥oii dort wird das Sas in. die KoXbensehlitze 2 eingesogen s wo es komprimiert und dann über die Nuten 14 nnd die Kanäle 15 zu ä&r AusstoSseite 25 gelangt.
Bas !Prinzip,im einem Kühlsystem· Eütteldruckgas von einem Speicher 21 in einem Zwrisehenschritt in den Kompressor zurückzufuhren, ist vom amäerem Kompressortypen bekannt. Das Ziel besteht darin, üen EompressioBsgocad» dem das Gas bereits hat, auszunutzen, der» wenm cüe Iieitong 22 mit der Einlaßöffnung 5 verbunden würde» veriorgersgiiige. Bei der Benutzung der Kolbensehiitze für
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die Kompression von Mitteldruckgas erhält man teilweise eine Pumpwirkung der Schlitze für eine Nutzarbeit und teilweise, daß der Gasdruck in den Kolbenschlitzen bereits während des Ansaugwinkels a mithilft, die Kolben nach außen zu pressen, um einen guten Kontakt gegenüber dem Stator zu erhalten, wobei gleichzeitig ein Springen der Kolben verhindert wird. Wie bei bereits bekannten Systemen wird ein verbesserter Kühleffekt erhalten, ohne daß der "Achs-Effekt11 des Kompressors erhöht wird, da die Kolbenschlitze druckdicht sein müssen, um eine gute Kolbenfunktion, wie bereits zuvor erwähnt, zu erhalten.
In JPig. 3 ist gezeigt, wie die Erfindung eingesetzt werden kann, um ein Kühlmedium in zwei Stufen in einem Kühlkreislauf zu komprimieren. Das gasförmige Kühlmedium wird durch die Einlaßöffnungen 5 des Komlpressors in die Arbeitsräume 11 eingesogen, in deren es in einem ersten Schritt zu einem Mitteldruckgas komprimiert wird und dann den Kompressor über die Auslaßöffnungen 6 verläßt. Von dort tritt das Gas in eine Leitung 31 ein und wird in einem Zwischenkühler 32 gekühlt. Das Zwischendruckgas wird von dort über eine Rohrleitung 33, einem Kanal 13 und die Hüten 12 in die Kolbenschlitze 2 eingeleitet, wo es auf einen höheren Druck komprimiert wird. Das Gas wird dann über eine Leitung 34 und die Muten 14 ausgeleitet, in einen Kondensator 35 kondensiert und
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in einem Entspannungsventil 36 auf einen niedrigeren Druck entspannt, worauf es dann in einem Verdampfer 37 verdampft, von dem aus das Uiederdruckgas erneut in den Kompressor über die Einlaßöffnungen 5 eingesogen wird.
Auch hier werden die Kolben wirkungsvoll gegen den Stator gepreßt gehalten, und zwar aufgrund der Überdruckwirkung unter den Kolben, während gleichzeitig die Kolbenschiitse für die Erzeugung von TTutzarbeit genützt werden»
Es besteht gleichfalls die Möglichkeit, das Arbeitsvolumen der Kolbenschlitze 2 in Beziehung zu dem Arbeitsvolumen der Arbeitskammern 11 zu setzen. In Fig. 4 ist eine Möglichkeit gezeigt, das Arbeitsvolumen der Kolbenschlitze durch Aufweitung der Kolbenschlitze 2 zu steigern, in denen entsprechend größere Kolben 3a arbeiten.
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Claims (5)

Patentansprüche;
1.) Rotationskorbenkompressor mit einem Stator, einem im Stator angeordneten Rotor, einem zwischen dem Rotor und dem Stator ausgebildeten Arbeitsraum, wobei der Rotor mit Kolben versehen
in
ist, die/im Rotor ausgebildeten Kolbenschlitze gleiten und gegen eine innere Umfangsfläche und gegen Endplatten des Stators anliegen, wobei erste Kompressionskammern zwischen den Kolben und dem genannten Arbeitsraum ausgebildet sind und Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweisen,und zweite Kompressionskammern in den Kolbenschlitzen unterhalb der Kolben ausgebildet sind, wobei Nuten zumindest in einer der Endplatten entlang einem Teil der Bewegungsbahn dac genannten zweiten Druckkammer ausgebildet und so angeordnet sind, daß die zweite Kompressionskammer während wenigstens einem Teil der nach außen gehenden Bewegung der Kolben mit den ersten der genannten ITuten und während wenigstens einem Teil der nach innen gehenden Bewegung der Kolben mit den zweiten der genannten Nuten in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten zweiten Kompressionskammern (2) von den genannten ersten Kompressionskammern (11) getrennt sind, so daß die zweiten Kompressionskammern (2) eine getrennte Kompressionseinheit bilden, daß die getrennte Kompressionseinheit einen Einlaßkanal (13) hat, der mit der genannten ersten Hut (12) in Verbindung steht und einen Auslaßkanal (15), der mit der genannten zweiten Hut (14) in Verbindung steht, daß der Einlaßkanal (13) mit Gas versorgt wird,
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das bereits in den genannten ersten Kompressionskainmern (11) komprimiert worden ist.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Auslaßkanal (15) mit dem Auslaßkanal (6) des komprimierten G-ases in Verbindung steht.
3· Kompressor nach Anspruch 1 für die Verwendung in einem Kühlkreislauf, bei dem Mitteldruckgas in den Kompressor zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Einlaßkanal (13) über eine Rohrleitung (22) mit einer Mitteldruckgasquelle (21) verbunden ist, und daß der genannte Auslaßkanal (15) mit der genannten Auslaßöffnung (6) in Verbindung steht.
4. Kompressor nach Anspruch 1 für den Einsatz in einem Kühlkreislauf, in dem das G-as in einer ersten Stufe zu einem mittleren Druck komprimiert wird und in einer weiteren Stufe zu einem hohen Druck, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor so ausgebildet ist, daß das G-as zu einem mittleren Druck in den genannten ersten Kompressionskammern (11) und von dem Mitteldruck zu einem hohen Druck in den genannten zweiten Kompressionskainmern (2) verdichtet wird.
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5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 his 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den zweiten Kompressionskammern (2) und den zweiten Hüten (14) geschlossen wird, "bevor die Kolben ihre Grundstellung in den Kolbenschlitzen einnehmen.
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DE19752516637 1974-04-23 1975-04-16 Rotationskolbenkompressor fuer die stufenweise verdichtung von gas Pending DE2516637A1 (de)

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