DE2829446C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenverdich­ ter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Rotationskolbenverdichter mit derartigen Nutenflan­ kenkonturen sind aus dem Stand der Technik bekannt, z. B. aus der DE-PS 15 76 923.

Dort weisen die Schraubennuten einen unterschiedli­ chen vor- und nachlaufenden Abschnitt auf. Der vor­ laufende Abschnitt wird zumindest zum größten Teil durch einen Vektor erzeugt, der vom Schnittpunkt des Teilkreises des Schraubennutenrotors mit einer Radi­ allinie 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 Epitro­ choide ausgebildet. Außerdem ist nach der DE-PS 15 76 923 zusätzlich zwischen dem vorlaufenden und nachlau­ fenden Abschnitt auch noch ein kreisbogenförmiger Ab­ schnitt vorgesehen, der sich vom achsnahen Punkt ra­ dial nach auswärts erstreckt und dessen Mittelpunkt im Schnittpunkt zwischen dem Teilkreis des Schrauben­ nutenrotors und einer Radiallinie liegt.

Bei dieser bekannten Ausführung liegt eine weit in Richtung des nachlaufenden Nutenabschnittes aus­ schwingende Eingriffslinie vor. Die Eingriffslinie ist bestimmend für die Länge des Flankeneingriffs­ spaltes, an welchem die volle Druckdifferenz ansteht. Je länger der Eingriffsspalt ist, desto größer sind die Leckverluste. Dies gilt in besonderem Maße für ölüberflutete Schraubenverdichter.

Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, durch Verkürzung der Eingriffslinie den Flankeneingriffs­ spalt zu verkleinern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausgestaltung des gattungsgemäßen Rotationskolbenverdichters nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Lösung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Die verkürzte Eingriffslinie zwischen den Profilflan­ ken auf der Nachlaufseite ermöglicht 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 bogen­ förmig sein, wodurch die Auslaßfläche des Auslaßfen­ sters verkleinert wurde und damit höhere Druckverlu­ ste am druckseitigen Ende der Maschine auftraten.

Auch das an sich bekannte leistungsmindernde Blasloch weist bei der vorliegenden Erfindung eine schlankere Form und damit eine vergrößerte Wandreibungsfläche auf, wodurch durch erhöhten Strömungswiderstand auch die Blasloch-Luftverluste verringert werden.

Bei dem Einsatz eines gattungsgemäßen Rotationskol­ benverdichters wird üblicherweise, soweit die Rotoren nicht synchron angetrieben werden, der Schraubenrip­ penrotor angetrieben und der Schraubennutenrotor mit­ genommen. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann bei gleicher Drehrichtung auch der Schraubennu­ tenrotor 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, d. h. guter Schmiegung der Profilflanken auf der Nachlauf­ seite bleibt der Schmierfilm in dem gefährdeten Be­ reich erhalten und es tritt keine zur Zerstörung der Maschine führende metallische Berührung auf.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ei­ nen Teilquerschnitt durch ein Rotorpaar eines Rotati­ onskolbenverdichters mit den erfindungsgemäßen Schraubenrippen bzw. Schraubennutenkonturen.

Ein Schraubenrippenrotor 1 mit fünf in bekannter Wei­ se schraubenförmig um einen Kern verlaufenden Schrau­ benrippen 2 kämmt in einem Schraubennutenrotor 3 mit sechs schraubenförmig in einem zylindrischen Grund­ körper eingeschnittenen Schraubennuten 4. Der Schrau­ bennutenrotor 3 besitzt gegenüber dem Schraubenrip­ penrotor 1 einen kleineren Durchmesser. Das Durchmes­ serverhältnis beträgt beispielsweise 0,8. Jede Schraubennut 4 setzt sich aus folgenden Abschnitten zusammen: einem Nutengrundabschnitt 6, dem sich zur vorlaufenden Nutenflanke hin anschließen ein vorlau­ fender Nutenabschnitt 5, ein Abschnitt 9-10 sowie eine Scheitelkuppe 10-11. Zur nachlaufenen Nuten­ flanke 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 Kreis­ bogenstück ausgebildet. Der Abschnitt 9-10 weist konvexe Kreisbogenform auf. Die Profilkonturen der Abschnitte 7; 9-11 und 10-11 werden in bezug auf ihre Kontur vorgegeben. Maßgebend für die vorzugeben­ den Werte sind dabei vor allem ein gutes Abwälzver­ halten, ein hohes Schluckvermögen und die Erzielung eines günstigen Wirkungsgrades. Der Nutengrundab­ schnitt 6 wird durch einen entsprechenden Abschnitt des Profiles der Schraubenrippe des Schraubenrippen­ rotors 1 erzeugt. Der nachlaufende Nutenabschnitt 7 hat eine Kreiskontur, auf deren Ausbildung weiter unten noch näher eingegangen wird. Der Schraubenrip­ penrotor 1 weist Rippen 2 mit im wesentlichen folgen­ den 4 Abschnitten auf: einen Rippenscheitelabschnitt zwischen 12 und 13, einen vorlaufenden Rippenab­ schnitt zwischen 13 und 14, einen nachlaufenden er­ sten Rippenabschnitt zwischen 12 und 15 sowie einen nachlaufenden zweiten Rippenabschnitt zwischen 15 und 16. Der Rippenabschnitt zwischen 13 und 14 wird durch die auf der vorlaufenden Nutenflanke des Schraubennu­ tenrotors 3 liegenden Abschnitte 5; 9-10 und 10- 11 erzeugt. Der nachlaufende 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 Kreis­ kontur auf. Die Kreisgröße wird 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 nachlau­ fende Nutenabschnitt 7 zwischen den Punkten 12′ und 15′ weisen jeweils eine Kreiskontur auf. Diese Kreis­ konturen werden folgendermaßen konstruiert. Schrau­ bennut 4 und Schraubenrippe 2 werden in eine solche Stellung zueinander gebracht, so daß sich die Punkte 12 und 12′, das sind die Grenzpunkte der beiden zu konstruierenden Profilabschnitte, decken und auf ei­ ner verlängerten Verbindungsgeraden durch den Mittel­ punkt 17 des Kreises für die Kontur des Rippenschei­ telabschnittes 12-13 und den Scheitelpunkt 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 Gegenkon­ tur des nachlaufenden zweiten Rippenabschnittes 12 und 15, die ja ebenfalls einen Kreisbogen darstellt, liegt der Mittelpunkt 20 ebenfalls auf durch die Punkte 17 und 18 laufenden Geraden. In dem darge­ stellten Beispiel ist der Radius für die Kontur des ersten nachlaufenden Rippenabschnittes 12-15 klei­ ner als der entsprechende Radius für den nachlaufen­ den Nutenabschnitt 7, was jedoch nicht unbedingt der Fall sein muß. So können insbesondere die Punkte 19 und 20 auch zusammenfallen.

Claims (9)

1. Parallel- und außenachsiger Rotationskolbenver­ dichter mit Kämmeingriff zwischen einem Schrau­ benrippenrotor und einem Schraubennutenrotor, wo­ bei der Schraubennutenrotor in einer achsnormalen Ebene einen Nutenquerschnitt mit auf den vor- und nachlaufenden Nutenflanken unterschiedlichen im wesentlichen konkaven Konturen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutenquerschnitt zumindest drei Abschnit­ te mit unterschiedlichen Konturen aufweist, und zwar einen Abschnitt mit beliebig konkaver oder zur Geraden ausgearteten Kontur auf der vorlau­ fenden Nutenflanke (vorlaufender Nutenabschnitt (5)), einem sich daran anschließenden Bereich mit Epitrochoidenkontur im Nutengrund (Nutengrundab­ schnitt (6)), welcher durch einen kreisbogenför­ mig ausgebildeten Scheitelabschnitt (12-13) der Rippenrotorflanke erzeugt ist, sowie einen auf der nachlaufenden Nutenflanke liegenden Bereich mit Kreiskontur (nachlaufender Nutenabschnitt (7)).

2. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Stellung der beiden Rotoren (1, 3), bei der die Grenzpunkte der aneinanderstoßenden Abschnitte, nämlich nachlaufender Nutenabschnitt (7) mit Nutengrundabschnit (6) einerseits und Rippenscheitelabschnitt (12-13) mit nachlaufen­ dem ersten Rippenabschnitt (12-15) andererseits in einem Punkt (12-12′) zusammenfallen, der Mittelpunkt (11) für den Radius der Kreiskontur im nachlaufenden Nutenabschnitt (7) auf einer Ge­ raden liegt, die gebildet wird durch die Verbin­ dung des Schnittpunktes (12 bzw. 12′) mit dem Schnittpunkt (18) der Teilkreise von Schraubenrippen- (1) und Schraubennutenrotor (3).

3. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nachlaufende Nutenabschnitt (7) in der Abwicklung der Nut (11-15′) eine Länge zwischen 20 und 30% einnimmt.

4. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nachlaufende Nutenabschnitt (7) in der Abwicklung der Nut (11-15′) eine Länge von 25% einnimmt.

5. Rotationskolbenverdichter nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Schraubennutenrotor (3) zugeordnete Schraubenrippenrotor (1) in achsnormaler Ebene einen Rippenquerschnitt mit mindestens vier kon­ vexen Abschnitten verschiedener Konturen auf­ weist, nämlich einen Abschnitt mit einer Kreis­ kontur im Scheitelpunkt (Rippenscheitelabschnitt (12-13)), einen sich zur vorlaufenden Flanke an­ schließenden Abschnitt mit von der Kontur des vorlaufenden Nutenabschnittes (5) erzeugter Kon­ tur (vorlaufender Rippenabschnitt (13-14)), ei­ nen sich zur nachlaufenden Flanke anschließenden Bereich mit Kreiskontur (nachlaufender erster Rippenabschnitt (12-15)), sowie einen sich hier­ an anschließenden weiteren Abschnitt mit von der sich an den nachlaufenden Nutenabschnitt an­ schließenden Scheitelkuppe (10′, 15′) erzeugten Kontur (nachlaufender zweiter Rippenabschnitt (15- 16)).

6. Rotationskolbenverdichter nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Stellung der beiden Rotoren (1, 3), bei der die Grenzpunkte der aneinanderstoßenden Abschnitte, nämlich nachlaufender Nutenabschnitt (7) mit Nutengrundabschnitt (6) einerseits und Rippenscheitelabschnitt (12-13) mit nachlaufen­ dem ersten Rippenabschnitt (12-15) andererseits in einem Punkt (12 bzw. 12′) zusammenfallen, die Mittelpunkte (19, 20) der Radien der Kreiskontu­ ren des nachfolgenden Nutenabschnittes (7) und nachlaufenden ersten Rippenabschnittes (12-15) auf der gleichen durch die Punkte (17, 18) ver­ laufenden Geraden liegen, wobei der Punkt (17) der Mittelpunkt des Kreisbogenabschnittes (12- 13) des Rippenrotors (1) ist.

7. Rotationskolbenverdichter nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte (19, 20) der Radien der Kreiskonturen von nachlaufendem Nutenabschnitt (7) und nachlaufendem ersten Rippenabschnitt (12, 15) - auseinanderliegend - innerhalb des Teil­ kreises des Schraubenrippenrotors liegen.

8. Rotationskolbenverdichter nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Kreiskontur des nachlaufenden Nutenabschnittes (7) größer ist als der Radius der Kreiskontur des ersten nachlaufenden Rippen­ abschnittes (12, 15).

9. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der Radien der Kreiskonturen von nachlaufendem Nutenabschnitt (7) und nachlau­ fendem ersten Rippenabschnitt (12-15) gemeinsam auf dem Schnittpunkt (18) der Teilkreise der bei­ den Rotoren (1, 3) liegen.