DE3414039C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Roots-Kompressor zum Kompri­ mieren von gasförmigem Fördermedium, bei dem abwechselnd in die jeweils von dem jeweiligen Roots-Kolben und den zuge­ odneten Förderraumwänden des Zylinders und der stirnseiti­ gen Seitenplatten gebildeten Förderkammern nach dem Ab­ schließen gegenüber der Saugseite Fördermedium aus der Druckseite über Ausnehmungen in den Zylinderflächen einge­ speist wird, wobei die Grundfläche und die Seitenflächen jeder Ausnehmung zusammen mit dem jeweiligen Kolben in jeder Kolbenstellung eine vorbestimmte, entsprechend der erforderlichen Öffnungscharakteristik festgelegte Öffnungs­ fläche bilden.

Bei Roots-Kompressoren besteht allgemein das Problem, daß ein Teil des bereits komprimierten Fördermediums beim Öffnen der Förderkammer zur Druckseite in die Förderkammer zurückschlägt. Diese Strömungsumkehr führt zu starken Schwingungsrscheinungen sowohl im bzw. am Roots-Kompressor, als auch im nachgeschalteten druckseitigen Rohrleitungs­ system.

Zwar ist bereits versucht worden, diese Schwingungser­ scheinungen dadurch herabzumindern, daß Fördermedium aus der Druckseite in die Förderkammern vor deren Öffnen zur Druckseite eingespeist wird (vgl. beispielsweise DE-PS 11 33 500, DE-AS 12 58 543; Bulletin of JSME, Vol. 24, Nr. 189, März 1981, Seiten 547 bis 554). Durch die vorge­ schlagenen Maßnahmen kann jedoch ein Zurückschlagen des Fördermediums aus der Druckseite in die Förderkammer nicht vollständig vermieden werden, so daß mit diesen bekannten Vorschlägen allenfalls eine Minderung der Schwingungsan­ regung möglich ist.

Ferner ist es aus der US-PS 42 15 977 bereits bekannt, daß die bei der Kompression von gasförmigem Fördermedium durch Roots-Kompressoren auftretenden Pulsationen bzw. Schwingungs­ erscheinungen in der druckseitigen Förderleitung noch weiter reduziert werden können, wenn von dem auf die Druckseite geförderten Fördermedium vor dem Einspeisen in die Förder­ leitung der jeweils für die Verdichtung erforderliche Anteil des Fördermediums stets gleichmäßig entnommen wird. Diese weitere Reduzierung ist mit einem bekannten Kompressor dieser Art jedoch nur dann möglich, wenn die Betriebsbe­ dingungen äußerst exakt eingehalten werden, was überwiegend in der Praxis nicht der Fall ist. Eine nachträgliche An­ passung an die in der Praxis vorliegenden Betriebsbedingun­ gen ist jedoch mit einem Kompressor dieser Art nicht möglich.

Um nun eine nachträgliche Anpassung an die in der Praxis vorliegenden Betriebsbedingungen durchführen zu können, ist bereits vorgeschlagen worden (vgl. die nicht vorveröffent­ lichte DE-OS 32 38 015), in die Ausnehmungen von den Stirn­ flächen des Förderraumes her leistenartige Einstellschieber einzuschieben, wodurch auf einfache Weise erreicht wird, daß unter Beibehaltung der durch den Drehwinkel fest­ gelegten Öffnungscharakteristik in Abhängigkeit der Ein­ schubtiefe des Einstellschiebers kontinuierlich eine Veränderung der zeitlichen Öffnungsflächenfunktion er­ zielt werden kann.

Dadurch kann ein- und dieselbe Maschine ohne großen technischen Aufwand und ohne aufwendige Umstellarbeiten unterschiedlichen Betriebsbedingungen angepaßt werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn eine Anpassung des Kompressors an die speziellen Bedingungen des Betreibers erforderlich ist, weil die Bestelldaten mit den Betriebsdaten - wie in der Praxis häufig - nicht über­ einstimmen.

Nun ist es bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen nicht erforderlich, die Veränderung der zeitlichen Öffnungsflächen­ funktion kontinuierlich, d. h. stufenlos vorzunehmen, zu­ mal der technische Aufwand hierzu nicht unerheblich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine neue Lösung zu finden, mit der einerseits die prinzipiellen Vorteile dieser letztgenannten bekannten Lösung erhalten bleiben, andererseits jedoch der technische Aufwand redu­ ziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Grundfläche und/oder zumindest eine der Seitenflächen der jeweiligen Ausnehmung zumindest teilweise von einem ein- oder mehrteiligen lösbar im Zylinder fest­ legbaren Einsatz gebildet ist bzw. sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung entfällt der gesamte technische Aufwand für den Mechanismus zum stufen­ losen Verstellen der Einstellschieber. Ferner muß zur Auf­ nahme des über die Zylinderenden herausragenden Teiles der Einstellschieber im Seitenplattenbereich kein Raum mehr zur Verfügung gestellt werden.

Dabei muß in funktioneller Hinsicht kein Nachteil in Kauf genommen werden, da die Einsätze hinsichtlich der Ausnehmungen auch in feinster Abstufung zur Verfügung ge­ stellt werden können.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption ist es möglich, einen in einer bestimmten Größe vorliegenden Roots-Kompressor mit Standardausnehmungen auszustatten, in denen dann dem jeweiligen Betriebsfall angepaßte Einsätze angeordnet wer­ den. Dabei können die Einsätze im Bedarfsfall in Form eines Bausatzes aus zwei oder mehreren Teilen zusammenge­ setzt werden.

Grundsätzlich ist es möglich, die Einsätze fest oder in Grenzen bewegbar in den Aussparungen zu befestigen. Im Falle einer festen Anordnung der Einsätze in den Aussparun­ gen wird eine absolut betriebssichere Ausgestaltung er­ reicht. Werden die Einsätze dagegen in den Aussparungen in Grenzen beweglich befestigt, so ist zusätzlich eine Fein­ anpassung in gewissem Rahmen möglich.

Grundsätzlich können die Aussparungen in verschiedenster Weise ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Aussparungen jeweils als zur Außenseite des Kompressors hin offene Durchbrüche auszubilden, da auf diese Weise eine einfache Bestückung mit Einsätzen möglich ist, ohne daß hierzu erhebliche Maschinenteile entfernt werden müssen. Dies wirkt sich insbesondere bei der Anpassung derartiger Roots-Kompressoren am Einsatzort vorteilhaft aus.

In denjenigen Fällen, in denen die Aussparungen jeweils als zur Außenseite des Kompressors hin offener Durchbruch ausgebildet sind, ist es vorteilhaft, diesen auf der Kompressor­ außenseite mit einem Deckel zu verschließen. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, die für den Betrieb not­ wendige Abdichtung direkt im Bereich der Einsätze vorzu­ nehmen, was technisch relativ aufwendig ist. Vielmehr kann die Abdichtung in den Bereich der Ebene zwischen dem Zylinder und dem Deckel verlegt werden, in der eine absolut sichere Abdichtung mit herkömmlichen technischen Mitteln auf einfache Weise möglich ist.

Grundsätzlich ist es möglich, die Aussparungen als zu den stirnseitigen Seitenplatten hin offene Taschen auszu­ bilden. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn angestrebt wird, die Gesamtkonzeption der­ art auszulegen, daß möglichst wenige Stellen vorhanden sind, an denen Undichtigkeiten auftreten können, wie dies beispiels­ weise bei gasdichten Gebläsen oder bei im Vakuumbereich arbeitenden Gebläsen gefordert wird.

Um bei der Lagefixierung der Einsätze in den Aussparungen, Durchbrüchen oder Taschen Ausrichtarbeiten zu vermeiden, ist es vorteilhaft, Anschläge, Führungen oder dergleichen für die Einsätze vorzusehen und diese mit entsprechenden Gegenanschlägen oder dergleichen auszustatten.

Die Ausnehmungen in den Einsätzen können erfindungsgemäß derart gestaltet werden, daß in Kolbendrehrichtung be­ trachtet die Breite der Grundfläche konstant ist und die Höhe der Seitenflächen zunimmt, die Höhe der Seitenflächen konstant ist und die Breite der Grundfläche zunimmt oder die Breite der Grundfläche und die Höhe der Seitenflächen jeweils veränderliche Werte aufweisen.

Diese Gestaltung kann den jeweiligen Gegebenheiten ent­ sprechend gewählt werden, wobei jeweils über eine Kontur­ schablone die jeweils gewünschte Form aus einem einheitlichen Grundkörper herausgearbeitet werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung für in den Aussparungen in Grenzen beweglich befestigte Einsätze ergeben sich aus den Patentansprüchen 11 und 12.

Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und besseren Verständnis sechs Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrie­ ben.

Fig. 1 zeigt schematisch teilweise abgebrochen einen Querschnitt durch einen Roots-Kompressor der erfindungsgemäßen Art im Bereich der Aussparung, in der lösbar ein Einsatz befestigt ist.

Fig. 2, 3 und 4 zeigen in einer perspektivischen Ansicht in vergrößertem Maßstab drei Ausführungsbeispiele von unbewegbaren Einsätzen aus der Richtung des Pfeiles II, III bzw. IV der Fig. 1.

Fig. 5, 6 und 8 zeigen jeweils in einem der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt drei Ausführungsbeispiele mit in Grenzen beweglichen Einsätzen.

Fig. 7 zeigt in einer perspektivischen Ansicht in ver­ größertem Maßstab das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 aus der Richtung des Pfeiles VII in Fig. 6, und

Fig. 9 zeigt in einer perspektivischen Ansicht in ver­ größertem Maßstab das Ausführungsbeispiel ge­ mäß Fig. 8 aus der Richtung des Pfeiles IX in Fig. 8.

Die in den Fig. 1, 5, 6 und 8 schematisch dargestellten Roots-Kompressoren weisen zwei in bekannter Weise miteinander kämmende Roots-Kolben 1 auf, die in einem Zylinder 2 gelagert sind. Der Zylinder 2 ist im Bereich seiner Stirnseiten in bekannter Weise mit Seitenplatten (in den Figuren nicht dar­ gestellt) verschlossen und jeweils mit einem Saugstutzen 3 und einem Druckstutzen 4 ausgestattet, die jeweils die Saug­ seite S und die Druckseite D definieren.

Bei Roots-Kompressoren dieser Art wird abwechselnd in die jeweils von dem jeweiligen Roots-Kolben 1 und den zuge­ ordneten Förderraumwänden des Zylinders 2 sowie den stirn­ seitigen Seitenplatten gebildeten Förderkammern 5 nach dem Abschließen gegenüber der Saugseite S Fördermedium aus der Druckseite D über Ausnehmungen 6 eingespeist.

Diese Ausnehmungen 6 werden von einer Grundfläche 7 und Seitenflächen 8 und 9 gebildet, welche erfindungsgemäß zumindest teilweise in einen Einsatz 10 eingearbeitet sind, der in einer Aussparung A in der Wand des Zylinders 2 lös­ bar befestigt ist.

Bei den in den Fig. 1, 5, 6 und 8 dargestellten Aus­ führungsbeispielen ist die Aussparung A jeweils als zur Außenseite des Kompressors hin offener Druchbruch ausge­ bildet, der durch einen Deckel 11 verschließbar ist.

Zur Lagefixierung der Einsätze 10 in den Aussparungen A sind an den Einsätzen Anschläge 12 in Form von Führungs­ leisten vorgesehen, die im eingesetzten Zustand an ent­ sprechenden Flächen des Zylinders 2 zur Anlage gelangen. Die zur Befestigung der Einsätze 10 in den Aussparungen A notwendigen Mittel sind der besseren Übersicht halber in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, welche unterschiedliche Form die Einsätze 10 im Bereich ihrer die Ausnehmungen 6 bildenden Oberseite haben können.

So wird im Falle des Einsatzes gemäß Fig. 2 durch dessen Oberseite lediglich die Grundfläche 7 der Ausnehmung 6 ge­ bildet, während die Seitenflächen 8 und 9 von an den Ein­ satz 10 angrenzenden Flächen des Zylinders 2 gebildet werden.

Im Falle der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 und 4 wiederum tragen die Einsätze jeweils die Grundfläche 7 und eine der Seitenflächen 9 der Ausnehmung 6. Die andere Seiten­ fläche 8 wiederum wird durch die an die Grundfläche 7 an­ schließende Fläche des Zylinders 2 gebildet, wie dies aus Fig. 1 erkennbar ist.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Einsatz 10 im Bereich seines der Druckseite D abgewandten Endes über eine parallel zur Roots-Kolbenachse verlaufende Achse W schwenkbar gelagert, wie dies in Fig. 5 mit einem Doppelpfeil angedeutet ist. Auch bei dieser Version wird von der Oberseite des Einsatzes 10 lediglich die Grundfläche 7 gebildet, während die Seitenflächen 8 und 9 der Ausnehmung 6 von den an den Einsatz seitlich anschließenden Flächen des Zylinders 2 gebildet werden.

Bei den in den Fig. 6 bis 9 dargestellten Ausführungs­ beispielen ist der bewegliche Einsatz 10 im wesentlichen radial in der Aussparung A verschiebbar gelagert. Auch bei diesen Ausführungsbeispielen wird von der Oberseite des Ein­ satzes 10 jeweils lediglich die Grundfläche 7 der Ausnehmung 6 gebildet, während die Seitenflächen 8 und 9 der Ausnehmung von den angrenzenden Flächen des Zylinders 2 gebildet wer­ den.

Da die Führungs- und Stellmittel für die radial verschiebbar gelagerten Einsätze 10 in der verschiedensten Weise ausge­ bildet sein können, ist auf eine Darstellung in den Zeichnungen verzichtet worden.

Die den Seitenflächen 8 und 9 zugewandten Seitenflächen der Einsätze 10 können über die gesamte Höhe bearbeitet sein. Vorteilhaft ist es jedoch - wie in Fig. 7 schema­ tisch angedeutet - lediglich einen schmalen Streifen ST als Führungs- bzw. Dichtfläche zu bearbeiten und den daran anschließenden Teil der Seitenflächen des Einsatzes zurück­ gesetzt auszubilden.

Claims (12)

1. Roots-Kompressor zum Komprimieren von gasförmigem Fördermedium, bei dem abwechselnd in die jeweils von dem jeweiligen Roots-Kolben und den zugeordneten Förderraumwänden des Zylinders und den stirnseitigen Seitenplatten gebildeten Förderkammern nach dem Abschließen gegenüber der Saugseite Fördermedium aus der Druckseite über Ausnehmungen in den Zylinderflächen eingespeist wird, wobei die Grundfläche und die Seitenflächen jeder Ausnehmung zusammen mit dem je­ weiligen Kolben in jeder Kolbenstellung eine vorbestimmte, entspechend der erforderlichen Öffnungscharakteristik fest­ gelegte Öffnungsfläche bilden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Grundfläche (7) und/oder zumindest eine der Seitenflächen (8, 9) der jeweiligen Ausnehmung (6) zumindest teilweise von einem ein- oder mehrteiligen, lösbar im Zylinder festlegbaren Einsatz (10) gebildet ist bzw. sind.

2. Roots-Kompressor nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einsätze (10) in den Aussparungen (A) unbewegbar befestigt sind.

3. Roots-Kompressor nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einsätze (10) in den Aussparungen (A) in Grenzen beweglich befestigt sind.

4. Roots-Kompressor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (A) je­ weils als zur Außenseite des Kompressors hin offener Durch­ bruch ausgebildet sind.

5. Roots-Kompressor nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchbrüche auf der Kompressoraußenseite mit einem Deckel (11) verschließbar sind.

6. Roots-Kompressor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (A) als zu den stirnseitigen Seitenplatten hin offene Taschen aus­ gebildet sind.

7. Roots-Kompressor nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagefixierung der Einsätze in den Aussparungen, Durchbrüchen bzw. Taschen An­ schläge vorgesehen sind.

8. Roots-Kompressor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Kolbendrehrichtung be­ trachtet die Breite der Grundfläche (7) konstant ist und die Höhe der Seitenflächen (8, 9) zunimmt.

9. Roots-Kompressor nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß in Kolbendreh­ richtung betrachtet, die Höhe der Seitenflächen (8, 9) konstant ist und die Breite der Grundfläche (7) zunimmt.

10. Roots-Kompressor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Grund­ fläche (7) und die Höhe der Seitenflächen (8, 9) jeweils veränderliche Werte aufweisen.

11. Roots-Kompressor nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Einsatzes (10) im Bereich seines der Druckseite (D) ab­ gewandten Endes über eine parallel zur Rootskolbenachse verlaufende Achse (W) schwenkbar gelagert ist.

12. Roots-Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Einsatzes (10) im wesentlichen radial verschiebbar gelagert ist.