DE3240506A1

DE3240506A1 - Vorrichtung zum transport von medien nach dem schneckenprinzip

Info

Publication number: DE3240506A1
Application number: DE19823240506
Authority: DE
Inventors: John Robert 54601 La Crosse Wis. Sauls
Original assignee: Trane Co
Current assignee: Trane Co
Priority date: 1981-10-29
Filing date: 1982-10-29
Publication date: 1983-06-01
Also published as: US4411605A; JPS5879602A; CA1199655A; FR2515770B1; GB2108201A; FR2515770A1; GB2108201B

Description

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Vorrichtung zum Transport von Medien nach dem Schneckenprinzip

Das Hauptpatent ... (Anmeldung P 32 04 485.2) bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Transport von flüssigen und/oder gasförmigen Medien nach dem Schneckenprinzip, bestehend aus mehreren, senkrecht zu einer Drehachse nebeneinander liegenden spiralförmig verlaufenden Streifen, die mit einer Gegenfläche eine Dichtung bilden und vorzugsweise in einer Nut einer ebenfalls spiralförmig verlaufenden Wand ruhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens einige der Streifen auf mindestens einer ihrer senkrecht zur Drehachse orientierten Flächen Einschnitte aufweisen.

Auf diese Weise wird zwischen der mit den Einschnitten versehenen Fläche und einer Gegenfläche ein Labyrinth geschaffen, das das Durchlecken des Mediums (in radialer wie in peripherischer Richtung) erschwert bzw. gänzlich verhindert« Hinzu kommt, daß die erfindungsgemässe Dichtung wie die des Hauptpatents einfach herstellbar ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung., In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in Draufsicht eine spiralförmige Wand;

Fig. 2 einen Ausschnitt daraus in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2;

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Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 2; Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2; Fig. 5A einen Teil der Fig. 5 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 6 eine Ansicht entsprechend derjenigen der Fig. 2 einer anderen Ausführungsform und

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 6.

Eine spiralförmige Wand 10 besitzt eine äußere Fläche 10a und eine innere Fläche 10b. Die Drehachse ist mit 17 bezeichnet. Die Wand 10 erstreckt sich in peripherischer Richtung von einem Punkt 12, wo ein hoher Flüssigkeitsdruck herrscht, zu einem Punkt- 13, wo ein niedriger Flüssigkeitsdruck herrscht. Die Wand 10 besitzt eine Nut 14 auf ihrer Stirnseite. In dieser sitzt eine Dichtung 11. Diese hat zwischen sich und der radial inneren Fläche der Nut 14 einen Spalt 15.

Die Wand 10 sitzt an einer Kreisplatte 16, deren äußerer Rand nicht dargestellt ist. Eine zweite ebenfalls nicht dargestellte Platte mit einer spiralförmig verlaufenden Wand ist derart angeordnet, daß die beiden spiralförmigen Wände ineinanderliegen. Durch eine Orbitalbewegung der einen Platte gegenüber der anderen wird die Flüssigkeit zwischen den Platten und Wänden spiralförmig nach innen und von dort weg gefördert. Auch ein Expandieren oder Pumpen ist mit einer solchen Anordnung möglich.

Wie den Fig. 2 und 5 zu entnehmen ist, besteht die Dichtung aus mehreren Streifen 20, deren Erstreckung in radialer Richtung klein gegenüber ihrer Erstreckung in axialer Richtung ist. Die Streifen 20 erstrecken sich vom Ende 12 bis zum Ende 13. Jeder zweite Streifen 20 besitzt auf seiner Außenseite rechteckige Einschnitte 21, die durch Zähne 22 voneinander getrennt

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sind. Außerdem besitzen diese Streifen V-förmige Einschnitte 23 auf ihrer Unterseite. Diese sind in Längsrichtung der Streifen 20 durch Zähne 24 voneinander getrennt, die zum Ende 12 hin geneigt sind (s. Fig. 5A, wo das Ende 12 mit "HP" und das Ende 13 mit "LP" bezeichnet sind). Wegen der Schräge der Zähne 24 und der V-Form der Einschnitte 23 ist diejenige Seite der Einschnitte 23 langer als die andere, die dem Ende 12 näher liegt. Auf diese Weise wird eine bessere Dichtung geschaffen als beim Vorhandensein von gleich langen Seiten. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn b/h<1,0; D/p = 1,0; der Winkel A = 40°; D/h> 5,0 ist.

Die Erstreckung des Streifens 20 in axialer Richtung ist etwas größer als die Tiefen der Nuten 14, so daß die Dichtung 11 sich etwas über die Oberfläche der Wand 10 hinaus erstreckt.

Die Dichtung 11 wird in axialer Richtung durch Schraubenfedern 25 nach außen gedrückt, die in Bohrungen 26 der Wand 10 sitzen. Diese Federn 25 sind in gewissen Abständen voneinander angeordnet (s. die Fig. 4 und 5). Durch diese Druckbeaufschlagung wird eine gute Dichtung gewährleistet. Auch erfolgt zusätzlich bzw. gegebenenfalls auch allein eine Druckbeaufschlagung und damit eine Verbesserung der Dichtung durch den Druck der Flüssigkeit. Der Flüssigkeitsdruck wird der Dichtung über den Spalt 15 mitgeteilt.

Da die Streifen 20 relativ dünn sind, sind sie gut biegsam um die Achse 17. Sie können insofern gut in die spiralförmige Form gebracht werden und in die Nut 14 eingelegt werden. Andererseits sind sie relativ steif in axialer Richtung. Der dünne Querschnitt der Streifen 20 ermöglicht eine einfache Herstellung derselben. So können sie beispielsweise in einfacher Art und Weise im Wege des Ausstanzens hergestellt werden, wobei man von Teilen aus Metall oder Nichtmetall ausgehen kann. Die Streifen 20 bilden in der dargestellten Ausführungsform eine Labyrinthoberflache„ Bestehen die Streifen aus

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Metall, können sie miteinander punktverschweißt sein, siehe den Punkt 27 in Fig. 5. Diese Punkte sind in gewissen Abständen in peripherischer Richtung voneinander angeordnet. Auch können die Enden der Streifen miteinander verbunden z.B. verschweißt sein. Auch ist es möglich, daß die Streifen überhaupt nicht fest verbunden miteinander sind, sondern dadurch halten, daß sie in der Nut 14 ruhen. Solange wie die Platten, an denen die Wände 10 sitzen, nicht miteinander verbunden sind, halten sich die Streifen aufgrund ihrer Federspannung und der Reibung zwischen ihnen und der Nutwände. Nach dem Zusammensetzen der Platten werden .sie von der jeweils anderen Platte am Herausfallen gehindert.

Die Labyrinthoberfläche, die durch die V-förmigen Einschnitte 23 geschaffen wird, bricht den Gasfluß am Boden der Nut 14 auf, so daß Druckabfälle geschaffen werden aufgrund der kontinuierlichen Beschleunigungen und Expansionen des Fluids. Dadurch wird die longitudinale Leckrate des komprimierten Fluids längs des Bodens der Nut 14 reduziert. Ein zusätzlicher Leckpfad in Längsrichtung ist durch den Spalt 15 gegeben. Das Durchlecken längs des Spaltes 15 wird dadurch reduziert, daß die Außenfläche des Streifens 20, der den Spalt 15 begrenzt, mit Ausbuchtungen bzw. Einbuchtungen oder mit Nuten 28 versehen ist, die sich in axialer Richtung erstrecken. Dadurch wird das Durchlecken der Flüssigkeit längs des Spaltes 15 etwa in der gleichen Art reduziert wie mittels der V-förmigeri Einschnitte am Boden der Nut

In den Ausführungsformen der Fig. 2,3,4 und 5 sind die rechteckigen Einschnitte 21 in radialer Richtung hintereinander angeordnet. In der Ausführungsform der Fig. 6 und 7 ist das nicht der Fall: In radialer Richtung können sie ungeordnet zueinander sein; sie können aber auch einen stets gleichen Versatz zueinander haben.

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Die Einschnitte 21 dichten sowohl in peripherer Richtung als auch in radialer Richtung ab. In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren weist die Dichtung 11 sieben Streifen 20 auf, von denen vier keine Einschnitte und drei Einschnitte 21 bzw. 23 aufweisen.

Es ist nicht erforderlich, daß ein und dieselben Streifen 20 sowohl die Einschnitte 21 als auch die Einschnitte 23 aufweisen. Ebenso ist es nicht wesentlich, daß die Einschnitte 21 und 23 jeweils in jedem zweiten Streifen 20 vorgesehen sind. Es hat sich gezeigt, daß die Dichtung umso besser ist, je größer die Häufigkeit der Einschnitte in peripherischer und/oder radialer Richtung ist.

Wenn der Spalt 15 innerhalb eines Bereiches von 0,0025 0,005 cm liegt, sollten keine in axialer Richtung orientierten Nuten 28 vorgesehen sein. Die Streifen sind vorzugsweise aus Stahl. Es ist jedoch auch, möglich, sie aus Kunststoff, z.B. Nylon, zu fertigen. Auch ist es denkbar, eine Kombination aus Metall und Nichtmetall vorzusehen. Schließlich ist denkbar, entweder nur die rechteckigen Einschnitte 21 oder nur die V-förmigen Nuten 23 vorzusehen.

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Claims

Ansprüche ;

Vorrichtung zum Transport von flüssigen und/oder gasförmigen Medien nach dem Schneckenprinzip, bestehend aus mehreren, senkrecht zu einer Drehachse nebeneinander liegenden spiralförmig verlaufenden Streifen, die mit einer Gegenfläche eine Dichtung bilden und vorzugsweise in einer Nut einer ebenfalls spiralförmig verlaufenden Wand ruhen, nach Patent ... (Anmeldung P 32 04 485.2), dadurch, gekennzeichnet , daß mindestens einige der Streifen (20) auf mindestens einer ihrer senkrecht zur Drehachse orientierten Flächen Einschnitte (21;23) aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Streifen (20) mit Einschnitten (21;23) und Streifen (20) ohne Einschnitte in radialer Richtung sich abwechseln.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß in radialer Richtung die Einschnitte (21;23) zueinander ausgerichtet sind (Fig. 2).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß in radialer Richtung die Einschnitte (21;23) zueinander versetzt angeordnet sind (Fig. 6).
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel (27) vorgesehen sind, um die Streifen (20) zusammenzuhalten.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, .daß die Streifen (20) aus Metall bestehen und punktverschweißt sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet , daß die Erstreckung der Streifen (20) in radialer Richtung kleiner als in axialer Richtung ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet , daß die Einschnitte (21) rechteckig sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Erstreckung der Einschnitte (21) in peripherischer Richtung größer als in axialer Richtung ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet , daß die Einschnitte (23) V-förmig sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (23) schräg orientiert sind.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,· daß die Öffnung der Einschnitte (23) zum Zentrum (12) hin schräg orientiert ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 - 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Grund der Einschnitte (23) eine Fläche ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 13» dadurch gekennzeichnet , daß die Streifen (20), die Einschnitte (21) auf der einen Seite haben, auch Einschnitte (23) auf der anderen Seite haben.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet , daß die rechteckigen Einschnitte (21) einer Gegenfläche zugewandt sind, die sich relativ zu den Streifen (20) bewegt,
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 15_? dadurch gekennzeichnet , daß die V-förmigen Einschnitte (23) einer Gegenfläche zugewandt sind, die relativ zu den Streifen (20) in Ruhe ist.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Streifen (20), vorzugsv/eise der radial innerste und/oder äußerste, an seiner Flanke Einschnitte (28) aufweist, die vorzugsweise V-förmig sind, wobei vorzugsweise die Öffnung der Einschnitte schräg zum Zentrum (12) orientiert ist„
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Streifen (20) gegen die Fläche gedrückt werden, die sich relativ zu den Streifen (20) bewegt, wobei der Druck vorzugsweise durch Federn (25) und/oder durch den Mediumsdruck erzeugt wird»

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19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Federn (25) Schraubenfedern sind, die in Ausnehmungen (26) im Grund der Nut (14) ruhen.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-19, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens die radial äußere Wand der Nut (14) parallel zur Drehachse ist und daß sich dieser der radial äußere Streifen (20) anlegt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 10 und/oder 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Stege zwischen den Einschnitten (23;28) der Gegenfläche anliegen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 10 und/oder 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Stege zwischen den Einschnitten (23;28) der Gegenfläche nicht anliegen.
23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Wand (10) einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt hat.

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