DE2832247A1 - Rotary compressor with oval-section housing - has eccentric rotor with outward sliding seal strips having defined geometry and strip number - Google Patents

Rotary compressor with oval-section housing - has eccentric rotor with outward sliding seal strips having defined geometry and strip number

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Abstract

The compressor housing (1) contains a rotor (2) carrying a number of outwardly slidable sealing strips (3). The housing chamber has an elliptic or oval cross-section of which the ratio of short to long axis (a/b) is no less than 0.9. The rotor axis is eccentric (a) relative to the chamber centre and rotationally offset (phi) relative to the long axis (b). The eccentricity (e/r) relative to the rotor radius (r) is between 0.18 and 0.24 whilst the angular offset (phi) is between 15 deg. and 30 deg. The number of seal strips approximately equals 2 plus the compression ratio divided by 4.

Description

Schieberzellenverdichter mit Unrundgehäuse.Vane compressor with non-round housing.

Schieberzellenverdichter bisheriger Bauart mit Kreisprofilgehäu= se haben schon bei Druckverhältnissen #> 4 derart ungünstige innere Abströmbedingungen,daß sie hierfür mindestens 8 Schieber brauchen. Solche in ihrer Dicke entsprechend beschränkte und dem= gemäß schroff gerundete Stahlschieber erfordern außerdem noch mit= laufende Stützringe, die sich wegen fehlenden Zwanglaufes als sehr unzuverlässig erwiesen ( -Anfahren nach längerem Stillstand-).Die große Reibungsarbeit solcher bei großem Durchmesser im Schmieröl watenden Ringe und der vielen daran in metallischer Berührung hin und her reibenden Schieber verhinderten hierbei Wirkungsgrade,wie silan sie mitEolbenverdichtern gleicher Leistung erreicht hat.Slider cell compressor of previous design with circular profile housing already have such unfavorable internal discharge conditions at pressure ratios #> 4 that you need at least 8 sliders for this. Such restricted in their thickness accordingly and the = sharply rounded steel slider also require running with = Back-up rings, which proved to be very unreliable due to the lack of forced rotation (-Starting after a long standstill -). The large amount of friction work such with large The diameter of the rings wading in the lubricating oil and the many metallic contact between them Slides rubbing back and forth prevented levels of efficiency such as silane did has achieved the same performance with piston compressors.

Die vorliegende Erfindung eröffnet einen Ausweg aus diesem Dilemma, durch Wahl eines besonderen unrunden Gehäuseprofils,welches bei größter Einfachheit hinsichtlich Fertigung und Anpassungsfähigkeit ein Minimum an Schiebe-zahl und damit Reibungsverlusten erlaubt.The present invention offers a way out of this dilemma, by choosing a special non-round housing profile, which is extremely simple in terms of production and adaptability, a minimum of sliding number and thus Frictional losses allowed.

Fig 1 zeigt hierfür ein Gehäuse 1 mit elliptischem Profil,wobei das Achsverhältnis selbst bei den größten Druckverhältnissen ##12 noch a/b# ,9 sein kann und für den Rotor 2 im Sinne eines großen chluckvermögens ein Radius r # ,8 .b genügt,um den Schiebern 3 ausreichende Gleitbedingungen zu ermöglichen. Für die durch e , # definierte Exzentrizität sollte man stets und un= abhängig von # die Grenzen ,18 < e/r < ,24 ; 15° < # < 30° beachten. Als günstigste und empfehlenswerte Schieberzahl kann 2+#/4 gewählt werden,um stets noch einen im Sinne zulässiger Abstromdrosselung ausreichenden Wandabstand h > r/26 bei Er= öffnung der Abstromöffnungen 10 zu erhalten,welciie im Sinne be= friedigender Gleitbewegungen der Schieber 3 nie mehr als # 40, aer Gehäuselänge L beanspruchen sollten. Derartige Ellipsenge= häuse ermöglichen somit in Abhängigkeit von der Schieberzahl die Druckverhältnisse (Luft-) 2 - - 4 | 4 - - 9 | Schieberzahl 3 i 4 9 5 Elliptische oder gleichwertige ovale Gehäuseprofile ermöglichen tier bei passender Wahl der kopfabrundungen 30 mit k # 1,5.s einen sicheren. Zugang zu einer Schnellaufbauart ohne metallische Wandberührung. Wenn man dazu auch noch Beichtmetallschieber (lVJahle-Kolbenlegierung-) verwendet,dann kann man damit gegenüber Stahl schiebern bei sonst gleichen Abmessungen die - dreifache Dreh = zahl erreichen,oder bei gleichen Leistungen die notwendige Bearbei= tungsgüte auf ein Drittel reduzieren,wobei man für eine Ölvisko= sität ~ ,003 kp.sec/m² und eine Oberflächengute ~,003 mm als zu= lässige Rotorumfangsgeschwindigkeit u ~ 15 m/ sec findet. Da es hierbei zu keiner metallischen Berührung kommt,kann in diesem Fall auch das Gehäuse aus einer dazu passenden Leichtmetallegie= rung bestehen-.1 shows a housing 1 with an elliptical profile for this purpose, the axial ratio even at the highest pressure ratios ## 12 still being a / b #, 9 and a radius r #, 8 .b being sufficient for the rotor 2 in the sense of a large chucking capacity, to allow the slides 3 sufficient sliding conditions. For the eccentricity defined by e, # one should always and independently of # the limits, 18 <e / r <, 24; Note 15 ° <# <30 °. 2 + # / 4 can be chosen as the most favorable and recommendable number of sliders in order to always obtain a wall clearance h> r / 26 which is sufficient in the sense of permissible outflow throttling when the outflow openings 10 are opened, which in the sense of satisfactory sliding movements of the sliders 3 never should take up more than # 40, the housing length L. Such elliptical housings thus allow depending on the number of slides Pressure ratios (air) 2 - - 4 | 4 - - 9 | Number of spools 3 i 4 9 5 Elliptical or equivalent oval housing profiles enable a safe, with the appropriate choice of the rounded head 30 with k # 1.5.s. Access to a quick assembly type without metal wall contact. If you also use confessional metal slides (IV Jahle piston alloy), then you can achieve three times the speed compared to steel slides with otherwise the same dimensions, or reduce the necessary machining quality to a third with the same performance finds an oil viscosity of ~ .003 kp.sec / m² and a surface quality of ~ .003 mm as permissible rotor circumferential speed u ~ 15 m / sec. Since there is no metallic contact in this case, the housing can also consist of a suitable light metal alloy in this case.

Fig 2 zeigt die Zufuhr des im Wesentlichen zur Schmierung und Ab= dichtung aller Spalte dienenden Cles über die in den Deckeln 4 vor= gesehenen Bohrungen 40,welche in Ringnuten 20 des Rotors 2 münden und von dort aus einen Zufluß zu den Schieberunterseiten erlauben.Fig. 2 shows the supply of the essentially for lubrication and Ab = seal all gap serving Cles via the holes provided in the covers 4 40, which open into annular grooves 20 of the rotor 2 and from there an inflow to the Allow slider bottoms.

Dieses Umlauföl fließt im schmierenden Sinne teils an den Schieber= oberflächen durch die Rotornuten in die Arbeitsräume und teils über die Durchlaufbohrungen 34 direkt an die Gehäusewand ( Die Sacklöcher 32 und die Verbindungsbohrung 33 sind kinematisch be dingt-). Beide Ölströme sammeln sich sciiließlich an der Gehäusewand und sorgen so für die bestmöglichen Gleitbedingungen der demgemäß gerundeten Schieber 3,bevor sie über die Abströmschlitze weggespült werden. Eine gewisse ftestölmenge wird jedoch stets über den Tot= raumspalt zwischen dem Gehäuse 1 und den Rotor 2 im abdichtenden Sinne auf die Saugseite hinüber geschleust und vollführt so einen Sekundärkreislauf innerhalb der Maschine . I)ie Ansaugzone kann hier als ovales Langloch 11 mit der größten Breite # L/2 ausge= bildet werden.This circulating oil flows partly to the slide = in a lubricating sense surfaces through the rotor slots into the working areas and partly through the through-holes 34 directly on the housing wall (the blind holes 32 and the connecting bore 33 are kinematically due). Both oil flows collect on the housing wall and thus ensure the best possible sliding conditions for the correspondingly rounded slide 3, before they are flushed away via the discharge slots. A certain amount of residual oil however, it is always over the dead space gap between the housing 1 and the rotor 2 in the sealing sense passed over to the suction side and performs such a thing Secondary circuit inside the machine. I) he suction zone can be here as an oval slot 11 with the largest width # L / 2.

Da hier mitlaufende Stiitzringe nicht möglich sind,soll durch eine besondere Maßnahme dafür gesorgt werden,daß eine Beschädi= gung der Gehäuselaufflächen durch verspätet aus verklebten Nuten lierausschnellende schieber vermieden wird (-Ursache der Entste hung von ftattermarken mit "Schlaglochwirkung"-). Dies geschieht hier durch zwei Innennocken 5 an den Deckeln 4 ,welche die Schie= ber 3 an ihren mit entsprechenden Abrundungen 3+ versehenen Enden führen. Hierbei kann man eine exakte Nockenform stets durch ein Kreisprofil 50 ersetzen,wobei man nur auf der Saugseite auf eine gute @ Näherung zu achten braucht und ansonsten Abweichungen bis f ~ r/10 zulässig sind.Since back-up rings running along are not possible here, a special measures must be taken to ensure that the housing contact surfaces are not damaged This is prevented by slides that snap out of glued grooves too late (-The cause of the formation of ftatter marks with "pothole effect" -). this happens here by two inner cams 5 on the covers 4, which the slide = about 3 on their with corresponding 3+ rounded ends. Here you can use a Always replace the exact cam shape with a circular profile 50, with one only on the On the suction side, care must be taken to ensure a good approximation and otherwise deviations up to ~ r / 10 are permissible.

Die hier mögliche Beschränkung auf wenige Schieber 7 erlaubt nicht nur Hochstwirkungsgrade , sondern man kann hier auch über den Kanal 12 eine einfache "verlustlose" Leerlaufregelung über einen kleinen Kurzschlußkolben 6 erreichen,dessen Durchmesser auch bei Gehäuselängen L ( 4.r noch g2r sein kann. Dieser Regelkolben 6 kann in bekannter Weise entweder direkt vom ölge= kühlten Gehäuse aus (13,14-) oder indirekt durch eine elektroni= sche Regelung in seine Leerlaufstellung 60 verschoben werden.The restriction to a few sliders 7, which is possible here, does not allow only high efficiencies, but you can also use channel 12 here a simple Achieve "lossless" idle control via a small short-circuit piston 6, its Diameter even with housing lengths L (4.r can still be g2r. This control piston 6 can be carried out in a known manner either directly from the oil-cooled housing (13,14-) or moved indirectly into its idle position 60 by an electronic control system will.

Für große Leistungen und Druckverhältnisse #> 10 kann es vorteil= haft sein'diese Bauart mit je drei oder vier Schiebern zweistufig zu bauen,weil eine wirksame Kühlung des Arbeitsmittels innerhalb der Schieberzellen wegen der kleinen Zehen und Verweilzeit nicht möglich ist,obgleich (il im Massenverhältnis > 4 zugeführt wird.For high capacities and pressure ratios #> 10 it can be advantageous = be liable to build this type of construction with three or four slides each in two stages, because effective cooling of the working medium within the slide cells because of the little toes and dwell time is not possible, although (il in mass ratio > 4 is fed.

In diesem Fall muß nur zwischen den beiden Stufen eine ölbenetzte Leitung von entaprechend großer uberfläche angeordnet werden,um gegenüber einer einstufigen Bauart den Wirkungsgrad um#10@ zu verbessern- Diese Bauart kann für #<4 auch als Trockenläufer ausgebildet werden,wobei sich die Führungselemente 5 besonders gut bewähren, um bei einem rücksichtslos raschen Anfahren ein hartes Aufprallen der hierfür zu verwendenden spröden Kohleschieber zu vermeiden.In this case, an oil-wetted one only has to be used between the two stages Line of correspondingly large surface area can be arranged in order to face a single-stage design to improve the efficiency by # 10 @- These Design can also be designed as a dry runner for # <4, whereby the Guide elements 5 prove particularly good in order to avoid inconsiderate rapid start-up to avoid a hard impact of the brittle carbon slide to be used for this purpose.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (1)

Patentansprüche Schieberzellenverdichter mit Unrundgehäuse,dadurch gekenn= zeichnet,daß hierfür elliptische oder ovale Profile mit einem Achsverhältnis a/b > ,9 und einer durch ,18 < e/r ( ,24 150 < 4 < 300 definierten Exzentrizität verwendet werden,wobei die Schieberzahl einem Gesetz 2+/4 folgt (#-Druckverhältnis) 2.) Verdichter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet'daß die Schieber (3) in ihrem Unrundgehäuse (1) auch durch zwei an den deckeln (+) befestigte Nocken (5) geführt werden,welche durch ein Kreisprofil (50) angenähert werden können. Claims vane compressor with non-round housing, thereby marked = indicates that for this purpose elliptical or oval profiles with an axial ratio a / b>, 9 and an eccentricity defined by, 18 <e / r (, 24 150 <4 <300 can be used, whereby the number of spools follows a law 2 + / 4 (# -pressure ratio) 2.) Compressor according to claim 1 characterized in that the slide (3) in their Out-of-round housing (1) also guided through two cams (5) attached to the covers (+) which can be approximated by a circular profile (50). 3.) Verdichter nach Anspruch 1,2,dadurch gekennzeichnet,daß das zur Schmierung und Spaltdichtung dienende Öl durch Deckel= bohrungen (40) in entsprechende Ringnuten (20) des Rotors(2) zu geführt und durch die mit Durchlaufbohrungen (31) versehenen Schieber (3) an die Gehäusewand entlassen wird.3.) Compressor according to claim 1,2, characterized in that the for Lubrication and gap seal serving oil through cover = holes (40) in the appropriate The ring grooves (20) of the rotor (2) are guided and through the through-holes (31) provided slide (3) is released to the housing wall. 4.)Verdichter nach Anspruch 1,2,3,dadurch gekennzeichnet'daß zur "verlustlosen" Leerlaufregelung ein Kurzschlußkolben (6) vorgesehen ist ,dessen Durchmesser kleiner als der Rotorradius ist.4.) Compressor according to claim 1, 2, 3, characterized in that the "lossless" Idle control a short-circuit piston (6) is provided, the diameter of which is smaller than is the rotor radius. 5.) Verdichter nach Anspruch 1,2,3,4,5 dadurch gekennzeichnetwdaß für größere Druckverhältnisse (#> 10) eine Zweistufenbauart mit nur je drei oder vier Schiebern und einer Übergangsleitung mit sehr großer ölbenetzter Oherfläche gewählt wird.5.) Compressor according to claim 1, 2, 3, 4, 5, characterized in that for larger pressure ratios (#> 10) a two-stage design with only three or each four slides and a transition line with a very large oil-wetted surface is chosen.
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