DE2829446A1 - Parallel- und aussenachsiger rotationskolbenverdichter - Google Patents

Description

• Parallel- und außenachsiger Rotationskolbenverdichter
• Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Rotationskolbenverdichter mit derartigen Nutenflankenkonturen sind aus dem Stand der Technik bekannt, z.B. aus der DE-PS 15 76 923.
• Dort weisen die Schraubennuten einen unterschiedlichen vor-und nachlaufenden Abschnitt auf. Der vorlaufende Abschnitt wird zumindest zum größten Teil durch einen Vektor erzeugt, der vom Schnittpunkt des Teilkreises des Schraubennutenrotors mit einer Radiallinie durch das nahe Ende dieser Nutenkonturhälfte ausgeht und dessen Länge von der achsfernen Zone zur achsnahen Zone hin stetig abnimmt. Der nachlaufende Abschnitt ist zumindest zum größten Teil als Epitrochoide ausgebildet. Außerdem ist nach der DE-PS 15 76 923 zusätzlich zwischen dem vor laufenden und nachlaufenden Abschnitt auch noch ein Abschnitt vorgesehen, der folgendermaßen aussieht. Es ist zumindest die als Epitrochoide ausgebildete Nutenkonturhälfte des Schraubennutenrotors in einem sich vom achsnahen Punkt radial nach auswärts erstreckenden Abschnitt in Form eines Kreisbogens mit einem Zentrum im Schnittpunkt zwischen dem Teilkreis des Schraubennutenrotors und einer Radiallinie ausbildet.
• Diese Ausführung stellt zwar gegenüber dem davorliegenden Stand der Technik eine Verbesserung dar. Allerdings haben die so aufgebaute Rotationskolbenverdichter auf den nachlaufenden Profilflanken eine schlechte Schmiegung, was einen relativ großen Flankenspalt bewirkt. Durch diese Spalte kann die bereits verdichtete Luft in Zonen niedrigeren Drucks zurückströmen. Dies bedeutet letzthin einen Leistungsverlust. Dieser ist insofern bedeutungsvoll, als er an jeder Windung auftritt.
• Hier durch Verringern dieses Spaltes eine weitere Leistungsverbesserung zu erreichen, ist die Aufgabe der Erfindung.
• Gelöst wird sie durch eine Ausbildung der Flanken der Schraubennuten bzw. Rippen der Rotoren nach dem kennzeichnenden en, Teil des Anspruchs 1. Zweckmäßige Ausgestaltung/dieser Lösung zeigen die Unteransprüche.
• Physikalisch läßt sich die nach der Erfindung erzielbare Verringerung der Flankenspaltverluste dadurch erklären, daß durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Rotorprofile eine kürzere Eingriffslinie zwischen den Profilflanken auf der Nachlaufseite erzielt wird.
• Auch das an sich bekannte leistungsmindernde Blasloch weist bei der vorliegenden Erfindung eine schlankere Form und damit vergrößerte Wandreibungsfläche auf, wodurch durch erhöhten Strömungswiderstand auch die Blasloch- Luftverluste verringert werden.
• Die verkürzte Eingriffslinie zwischen den Profilflanken auf der Nachlaufseite ermöglichen insbesondere ein größeres Auslaßfenster am druckseitigen Ausgang der Maschine. Dabei kann die achsnahe Auslaßsteuerkante des Auslaßfensters geradlinig ausgebildet werden. Beim Stand der Technik mußte diese Steuerkante bogenförmig sein, wodurch die Auslaßfläche des Auslaßfensters verkleinert wurde und damit höhere Druckverluste am druckseitigen Ende der Maschine auftragen.
• Bei dem Einsatz des gattungsgemäßen Rotationskolbenverdichters wird üblicherweise, soweit die beiden Rotoren nicht synchron angetrieben werden, der Schraubenrippenrotor angetrieben und der Schraubennutenrotor mitgenommen. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann bei gleicher Drehrichtung auch der Schraubennutenrotor angetrieben und der Schraubenrippenrotor mitgenommen werden. Bisher stand dem entgegen, daß durch das dann zu übertragende hohe Drehmoment eine sehr hohe Flankenpressung auf der nachlaufenden Seite auftrat, die ein Wegdrücken des Schmierfilmes zur Folge hatte. Durch die Erfindung mit engerer Schmiegung der Profilflanken auf der Nachlaufseite, die sich danach linienförmig berühren, bleibt der Schmierfilm in dem gefährdeten Bereich erhalten und es tritt keine zur Zerstörung der Maschine führende metallische Berührung auf.
• Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen Teilquerschnitt durch ein Rotorpaar eines Rotationskolbenverdichters mit den erfindungsgemäßen Schraubenrippen- bzw. Schraubennutenkonturen.
• Ein Schraubenrippenrotor 1 mit fünf in bekannter Weise schraubenförmig um einen Kern verlaufenden Schraubenrippen 2 kämmt in einem Schraubennutenrotor 3 mit sechs schraubenförmig in einem zylindrischen Grundkörper eingeschnittenen Schraubennuten 4. Der Schraubennutenrotor 3 besitzt gegenüber dem Schraubenrippenrotor 1 einen kleineren Durchmesser.
• Das Durchmesserverhältnis beträgt beispielsweise 0,8.
• Jede Schraubennut 4 setzt sich aus folgenden Abschnitten zusammen: einem Nutengrundabschnitt 6, dem sich zur vorlaufenden Nutenflanke hin anschließen ein vorlaufender Nutenabschnitt 5, ein Abschnitt 9,10 sowie eine Scheitelkuppe 10,11, Zur nachlaufenden Nutenflanke schließt sich an den Nutengrundabschnitt 6 ein nachlaufender Nutenabschnitt 7 zwischen den Punkten 12' und 15' an. Die Scheitelkuppen 10,11 und 10', 15' sind identisch. Der vorlaufende Nutenabschnitt 5 zwischen den Punkten 8 und 9 ist als konkaves Kreisbogenstück ausgebildet. Der Abschnitt 9,10 weist konvexe Kreisbogenform auf. Die Profilkonturen der Abschnitte 7; 9,10 und 10,11 werden in bezug auf ihre Kontur vorgegeben. Maßgebend für die vorzugebenden Werte sind dabei vor allem ein gutes Abwälzverhalten, ein hohes Schluckvermögen und die Erzielung eines günstigen Wirkungsgrades. Der Nutengrundabschnitt 6 wird durch einen entsprechenden Abschnitt des Profiles der Schraubenrippe des Schraubenrippenrotors 1 erzeugt. Der nachlaufende Nutenabschnitt 7 hat eine Kreisbogenkontur, auf dessen Ausbildung weiter unten noch näher eingegangen wird.
• Der Schraubenrippenrotor 1 weist Rippen 2 mit im wesentlichen folgenden vier Abschnitten auf: einen Rippenscheitelabschnitt zwischen 12 und 13, einen vorlaufenden Rippenabschnitt zwischen 13 und 14, einen nachlaufenden ersten Rippenabschnitt zwischen 12 und 15 sowie einen nach laufenden zweiten Rippenabschnitt zwischen 15 und 16. Der Rippenabschnitt zwischen 13 und 14 wird durch die auf der vor laufenden Nutenflanke des Schraubennutenrotors 3 liegenden Abschnitte 5; 9,10 und 10,11 erzeugt.
• Der nachlauf ende zweite Rippenabschnitt zwischen 15 und 16 wird durch die Scheitelkuppe 10,11 bzw. 10', 15' des Schraubennutenrotors 3 erzeugt. Der Rippenscheitelabschnitt 12,13 weist eine Kreiskontur auf. Die Kreisgröße wlfd vorgegeben.
• Durch die Kontur dieses Rippenscheitelabschnittes 12,13 wird der Nutengrundabschnitt 6 zwischen den Punkten 8 und 12' erzeugt.
• Der nachlaufende erste Rippenabschnitt 12,15 und der in der Schraubennut liegende zugeordnete nachlauf ende Nutenabschnitt 7 zwischen den Punkten 12' und 15' weisen jeweils eine Kreiskontur auf. Diese Kreiskonturen werden folgendermaßen konstruiert. Schraubennut 4 und Schraubenrippe 2 werden in eine solche Stellung zueinander gebracht, daß sich die Punkte 12 und 12', das sind die Grenzpunkte der beiden zu konstruierenden Profilabschnitte, decken und auf einer verlängerten Verbindungsgeraden durch den Mittelpunkt 17 des Kreises für die Kontur des Rippenscheitelabschnittes 12,13 und den Schnittpunkt 18 der beiden Teilkreise der Rotoren 1,3 zu liegen kommen. Auf dieser Geraden durch die Punkte 17 und 18 muß der Mittelpunkt 19 des Kreises für die Kreiskontur des nachlaufenden Nutenabschnittes 7 zwischen den Punkten 12' und 15' liegen. Bei der entsprechenden Gegenkontur des nachlaufenden zweiten Rippenabschnittes zwischen 12 und 15, die ja ebenfalls einen Kreisbogen darstellt, liegt der Mittelpunkt 20 ebenfalls auf der durch die Punkte 17 und 18 laufenden Geraden. In dem dargestellten Beispiel ist der Radius für die Kontur des ersten nachlaufenden Rippenabschnittes 12,15 kleiner als der entsprechende Radius für den nachlaufenden Nutenabschnitt 7, was jedoch nicht unbedingt der Fall sein muß. So können insbesondere die Punkte 19 und 20 auch zusammenfallen.

Claims (1)

1. ANSPRÜCHE Parallel- und außenachsiger Rotationskolbenverdichter mit Kämmeingriff zwischen einem Schraubenrippenrotor und einem Schraubennutenrotor, wobei der Schraubennutenrotor in einer achsnormalen Ebene einen Nutenquerschnitt mit auf den vor-und nachlaufenden Nutenflanken unterschiedlichen im wesentlichen konkaven Konturen aufweist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Nutenquerschnitt zumindest drei Abschnitte mit unterschiedlichen Konturen aufweist, und zwar einen Abschnitt mit beliebig konkaver oder zur Geraden ausgearteten Kontur auf der vorlaufenden Nutenflanke (vorlaufender Nutenabschnitt (5) ),einem sich daran anschließenden Bereich mit Epitrochoidenkontur im Nutengrund (Nutengrundabschnitt (6) ) sowie einen auf der nachlaufenden Nutenflanke liegenden Bereich mit Kreiskontur (nachlaufender Nutenabschnitt 87) ). 1 J 2. Rotationskolbenverd < rlnach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e tJ daß der Mittelpunkt für den Radius der Kreiskontur im nachlaufenden Nutenabschnitt (7) auf einer Geraden liegt, die gebildet wird durch die Verbindung des Schnittpunktes (12') , in dem die Konturen von Nutengrundabschnitt (6) und nachlaufendem Nutenabschnitt (7) zusammenstoßen, mit dem Schnittpunkt (18) der Teilkreise von Schraubenrippen-(l) und Schraubennutenrotor (3).

   3. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der nachlaufende Nutenabschnitt (7) in der Abwicklung der Nut (11 bis 15') eine Länge zwischen 20 und 30 % einnimmt.

   4. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der nachlaufende Nutenabschnitt (7) in der Abwicklung der Nut (11 bis 15') eine Länge von 25 % einnimmt.

   5. Rotationskolbenverdichter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der dem Schraubennutenrotor (3) zugeordnete Schraubenrippenrotor (1) in achsnormaler Ebene einen Rippenquerschnitt mit mindestens vier konvexen Abschnitten verschiedener Konturen aufweist, nämlich einen Abschnitt mit einer Kreiskontur im Scheitelpunkt (Rippenscheitelabschnitt (12 bis 13) )einen sich zur vor laufenden Flanke anschließenden Abschnitt mit von der Kontur des vor laufenden Nutenabschnittes (5) erzeugter Kontur (vorlaufender Rippenabschnitt (13 bis 14), einen sich zur nachlaufenden Flanke anschließenden Bereich mit Kreiskontur (nachlaufender erster Rippenabschnitt (12 bis 15), sowie einen sich hieran anschließenden weiteren Abschnitt mit von der sich an den nachlaufenden Nutenabschnitt anschließenden Scheitelkuppe (10', 15') erzeugten Kontur (nachlaufender zweiter Rippenabschnitt (15 bis 16).

   6. Rotationskolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in einer StellUnCer beiden Rotoren (1,3), bei der die Grenzpunkte der aneinanderstoßenden Abschnitte, nämlich nachlaufender Nutenabschnitt (7) mit Nutengrundabschnitt (6) einerseits und Rippenscheitelabschnitt (12,13) mit nachlaufendem ersten Rippenabschnitt (12,15) andererseits in einem Punkt (12 bis 12') zusammenfallen, die Mittelpunkte (19,20) der Radien der Kreiskonturen des nachfolgendem Nutenabschnittes (7) und nachlaufenden ersten Rippenabschnittes (12,15) auf der gleichen durch die Punkte 17,18 verlaufenden Geraden liegen.

   7. Rotationskolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mittelpunkte (19,20) der Radien der Kreiskonturen vom nachlauf enden Nutenabschnitt (7) und nachlaufenden ersten Rippenabschnitt (12,15) zusammenfallen.

   8. Rotationskolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gek e n n z e i c h ne t, daß die Mittelpunkte (19,20) der Radien der Kreiskonturen von üachlaufendem Nutenabschnitt (7) und nachlaufendem ersten Rippenabschnitt (12,15)- zusammenfallend oder auseinanderliegend - innerhalb des Teilkreises des Schraubenrippenrotors liegen.

   9. Rotationskolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Radius der Kreiskontur des nachlaufenden Nutenabschnittes (7) größer ist als der Radius der Kreiskontur des ersten nachlaufenden Rippenabschnittes (12,15).

   10. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Mittelpunkte der Radien der Kreiskonturen von nachlaufendem Nutenabschnitt (7) und nachlaufendem ersten Rippenabschnitt (12,15) gemeinsam auf dem Schnittpunkt (18) der Teilkreise der beiden Rotoren (1,3) liegen.