DE3727281A1 - Rotationskolbenkompressor - Google Patents
RotationskolbenkompressorInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotationskolbenkompressor gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und stellt eine Weiterentwicklung
der Hauptpatentanmeldung P 37 16 017.6 dar.
In der Hauptpatentanmeldung sind mehrere Rotationskolbenkompressoren dieser
Bauart beschrieben. In den Fig. 3 und 4 ist ein Kompressor mit einem
spiralförmig verlaufenden Förderraum (bzw. Verdrängerkammern) dargestellt.
Diese bereits ähnlich bekannte Bauart kann auch mit mehreren Förderräumen
ausgebildet werden und ermöglicht eine kompakte Bauweise, hat jedoch folgende
Nachteile:
- a) Der Kompressor arbeitet ohne innere Verdichtung. Die Verdrängerkämmern werden unmittelbar nach dem Ende des Saugvorganges, nachdem sie ihr Maximal volumen erreicht haben, zu dem Auslaß geöffnet. Infolgedessen wird das bereits verdichtete Medium von dem Sammelraum in die Verdrängerkammern zurückströmen und gegen den weiteren Lauf des Verdrängers wirken. Dadurch werden der Liefer- und Wirkungsgrad reduziert.
- b) Der Kompressor hat einen langen Förderraum mit einem Umfangswinkel von etwa 360 Grad, wobei sich ein ungünstig großes Verhältnis zwischen der Länge der Abdichtungskanten und dem Volumen der Verdrängerkammern ergibt, wobei größere Leckverluste entstehen.
- c) Aus obengenannten Gründen, auch bei einer Bauart mit mehreren Förderräumen, ist der innere Teil des Gehäuses instabil und soll gegebenenfalls durch eine zusätzliche Lagerung an der Exzenterwelle, wie beispielsweise in der Haupt patentanmeldung gezeigt ist, gestützt werden.
Die anhand der Fig. 5 bis 8 beschriebenen anderen Kompressorarten haben
kompaktere Verdrängerkammern und ermöglichen eine hohe innere Verdichtung.
Sie haben jedoch nur einen, als ringförmiges Segment gestalteten Förderraum
mit einem ebenfalls großen Umfangswinkel. Die Ausbildung eines leistungs
stärkeren Kompressors, der auch einen gleichmäßigeren Strom des verdichteten
Mediums ergibt, durch mehrere, als ringförmiges Segment gestaltete Förderräume
ist sehr aufwendig und erfordert ein sehr großes Bauvolumen. Weiterhin sind
bei allen obengenannten Rotationskolbenkompressoren die relativ komplizierten
Förderräume jeweils in einem Gußgehäuse, das eine aufwendige spannende
Bearbeitung erfordert, gestaltet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bereits durch die Hauptpatent
anmeldung verbesserten, eingangs genannten Rotationskolbenkompressor weiter zu
entwickeln, indem die vorbezeichneten Mängel beseitigt werden.
Diese Aufgabe wird durch die, in dem Kennzeichenteil der Patentansprüche
gegebenen Maßnahmen gelöst, wobei mehrere kompaktere, bogenförmigere Förder
räume mit einem relativ kleinen Umfangswinkel in einem zylindrischen Strang
preßprofil radial angeordnet sind und die Auslaßöffnungen dieser Förderräume
durch einen, an dem Gegengewicht einer mittig angeordneten Exzenterwelle
ausgebildeten Drehschieber gesteuert wird.
Die Erfindung in ihren Einzelheiten wird nachfolgend anhand den schematisch
dargestellten Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher
erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 und 2 den Radial- und Achsialschnitt eines
Rotationskolbenkompressors mit drei Förderräumen;
Fig. 3 den Radialschnitt eines Rotationskolbenkompressors mit zwei
radial angeordneten spiralförmigen Förderräumen.
Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Rotationskolbenkompressor ist auf einem
ringförmigen Gußgehäuse 1 aufgebaut. Das Gußgehäuse 1 ist mit zwei inneren
radialverlaufenden Stegen 2 und einem, zwischen diesen Stegen 2 angeordneten
Einlaßstutzen 3 versehen.
In dem Gehäuse 1 ist ein Strangpreßprofil 4 mit einer zylindrischen Außen
kontur eingepreßt, wobei ein innerer ringförmiger Ansaugraum 5, in dem der
Einlaßstutzen 3 mündet, ausgebildet ist. Der Ansaugraum 5 ist beidseitig
durch die O-Ringe 6 in beiden Stegen 2 abgedichtet.
In dem Strangpreßprofil 4 sind drei bogenförmig verlaufende und achsial
durchgehende Förderräume 7 radial angeordnet, wobei die außen- und innenlie
genden Enden der drei Förderräume 7 durch die jeweils eingefrästen Einlaßka
näle 10 mit dem ringförmigen Ansaugraum 5 bzw. durch die Auslaßöffnungen 11
mit dem mittleren Auslaß-Sammelraum des Kompressors verbunden sind. Die drei
Förderräume 7 sind jeweils von einer innen- und einer außenliegenden Radial
wand umschlossen. Beide Radialwände sind jeweils an den Ein- und Auslaßenden
der Förderräume 7 mit einem geringeren Radius nach innen gekrümmt, so daß die
innenliegenden Radialwände mit einem Umfangwinkel von etwa 360 Grad und die
außenliegenden Radialwände, insbesondere an den inneren Auslaßenden, mit einem
wesentlich größeren Umfangswinkel ausgebildet sind. Weiterhin sind die
Hohlräume 8 und 9 zur Erleichterung des Strangpreßprofils 4 vorgesehen, wobei
durch die offenbleibenden Hohlräume 8 auch das, in dem seitlichen Innenraum 34
verdichteten Medium zu dem Auslaßstutzen 29 abgeführt wird.
In den drei Förderräumen 7 des Strangpreßprofils 4 ist jeweils ein Verdränger
profil 12 angeordnet, indem die Verdrängerprofile 12 zwischen zwei Achsial
scheiben 13 und 14 durch die Schrauben 15 befestigt sind. Die innen- und
außenliegenden Radialwände der Verdrängerprofile 12 haben jeweils eine
äquidistante Kontur zu den innen- und außenliegenden Radialwänden der Förder
räume 7. Durch die Verdrängerprofile 12 wird in jedem Förderraum 7 jeweils
zwischen den innen- und außenliegenden Radialwänden des Förderraums 7 und
Verdrängerprofils 12 je eine innen- und eine außenliegende Verdrängerkammer
ausgebildet.
Beide Achsialscheiben 13 und 14 sind jeweils durch ein Nadellager 17, die
durch Wellendichtungen abgedichtet sind, an beide Exzenter 18 einer mittig
angeordneten Antriebs-Exzenterwelle 19 gelagert. Die Antriebs-Exzenterwelle 19
ist ihrerseits an beide Abschlußdeckel 20 und 21 des Gehäuses 1 durch die
Nadellager 22 und Kugellager 23 koachsial an dem inneren zylindrischen Umfang
des Strangpreßprofils 4 gelagert, wobei die Lager 22 und 23 ebenfalls durch
Wellendichtungen abgedichtet sind.
Zwischen beiden Exzentern 18 der Antriebswelle 19 ist ein halbzylindrisches
Gegengewicht 26 angeordnet. Auf dem Gegengewicht 26 ist ein hülsenartiger
Drehschieber 27 befestigt, wobei ein Segment des Drehschiebers 27 in unmittel
barer Nähe an den Auslaßöffnungen 11 der Förderräume 7 vorbeiläuft und dadurch
die Auslaßphasen der Verdrängerkammern steuert.
Beide zylindrischen Anschlußdeckel 20 und 21 sind durch einen Sprengring an
dem Gehäuse 1 befestigt und durch einen Paßstift 24 in eine entsprechende
Position arretiert. Dabei sind beide seitlichen Innenräume 33 und 34 des
Kompressors durch die O-Ringe 28 in den Abschlußdeckeln 20 und 21 von außen
abgedichtet.
In dem Abschlußdeckel 20 ist der Auslaßstutzen 29 und in dem Abschlußdeckel 21
sind die drei Lagerhalterungen 30 vorgesehen. In den drei Lagerhalterungen 30
und in den entsprechenden drei Lagerhalterungen 31 an der Achsialscheibe 13
sind die drei kleinen Abtriebs-Exzenterwellen 32 durch Kugellager gelagert, so
daß bei Rotation der Antriebswelle 19 die Verdrängerprofile 12 eine ver
drehungsfreie oszillierende Bewegung in den Förderräumen 7 ausführen.
Bei der entsprechenden verdrehungsfreien oszillierenden Bewegung der Verdrän
gerprofile wird das kompressible Medium in den Verdrängerkammern von dem
Einlaß zu dem Auslaß verdrängt. Da die Radialwände der innenliegenden
Verdrängerkammern jeweils einen Umfangswinkel von 360 Grad habe, wird die
jeweilige innenliegende Verdrängerkammer nach Erreichen ihres Maximalvolumens
zu dem Einlaß geschlossen und zu dem Auslaß, sowie zu der außenliegenden
Verdrängerkammer geöffnet, wobei kurz vorher die Auslaßöffnung 11 durch den
Drehschieber 27 geschlossen wird, so daß ein Rückstrom des bereits in dem
Auslaß-Sammelraum verdichteten Mediums in beiden Verdrängerkammern verhindert
wird.
Dabei wird nur ein relativ kleiner Teil des bereits in den außenliegenden
Verdrängerkammern verdichteten Mediums in den innenliegenden Verdrängerkammern
einströmen (die Position im Förderraum 7 c). Nach Erreichen eines bestimmten
Verdichtungsgrades in beiden Verdrängerkammern, wird die Auslaßöffnung 11 von
dem Drehschieber 27 freigegeben und das verdichtete Medium in dem mittleren
Auslaß-Sammelraum fast restlos verdrängt, da in dem Förderraum 7 nur ein
geringer "toter Raum" besteht.
Durch den Radialschnitt in der Fig. 3 wird beispielsweise gezeigt, wie eine
bereits bekannte Kompressorkonstruktion durch erfindungsgemäße Maßnahmen
vorteilhaft umgestaltet werden kann, wodurch eine höhere innere Verdichtung
und dadurch ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden können.
Der in der Fig. 3 im Radialschnitt gezeigte Kompressor besteht aus einem
stationären radialumschließenden Gehäuse 41 mit zwei spiralförmig verlaufenden
Förderräumen 42 und einem oszillierenden radialumschlossenen Verdränger 43.
Zwischen den jeweiligen innen- und außenliegenden spiralförmig verlaufenden
Radialwänden des Gehäuses 1 und des Verdrängers 2 sind in jedem Förderraum 42
je eine innenliegende und eine außenliegende Verdrängerkammer ausgebildet.
Das Gegengewicht 45 an der mittleren durchgehenden Antriebs-Exzenterwelle
46 ist als Drehschieber ausgebildet, wobei ein Segment des Gegengewichts in
unmittelbarer Nähe an den Auslaßöffnungen 44 der Förderräume 42 läuft und
die Auslaßphasen der Verdrängerkammern steuert.
Die zusammenarbeitenden innenliegenden Radialwände des Gehäuses 41 und des
Verdrängers 43 haben jeweils einen Umfangswinkel von etwa 360 Grad. Durch die,
jeweils mit einem geringeren Radius abgerundeten inneren Auslaßenden der
Förderräume 42 und Verdrängerprofile 43 verlaufen die außenliegenden
Radialwände jeweils unmittelbar bis zu den innenliegenden Radialwänden und
haben somit einen wesentlich größeren Umfangswinkel als die innenliegenden
Radialwände, dadurch werden die Auslaßphasen der innen- und außenliegenden
Verdrängerkammern um einen Drehwinkel von mehr bzw. weniger als 180 Grad
voneinander versetzt.
Dabei werden die innen- und außenliegenden Verdrängerkammern gleich nach
Erreichen ihres Maximalvolumens zu dem Einlaß 47 geschlossen. Die innen
liegenden Verdrängerkammern werden gleichzeitig zu dem Auslaß und zu der
jeweiligen außenliegenden Verdrängerkammer geöffnet, da ihre Radialwände einen
Umfangswinkel von etwa 360 Grad haben. Um einen Rückstrom des bereits in dem
inneren Raum des Kompressors verdichteten Mediums in beiden Verdrängerkammern
zu verhindern, wird kurz vorher die Auslaßöffnung 44 durch einen Drehschieber 45
geschlossen, wobei ein Druckausgleich zwischen den innen- und außenliegenden
Verdrängerkammern stattfinden wird.
Bei weiterem Lauf des Verdrängers 43 wird das Medium in beiden
Verdrängerkammern verdichtet und nach Erreichen eines bestimmten
Verdichtungsgrades wird die Auslaßöffnung 44 von dem Drehschieber 45
freigegeben, wobei das verdichtete Medium fast restlos herausströmt.
Durch Versetzen der Auslaßphasen der innen- und außenliegenden Verdränger
kammern voneinander um einen Drehwinkel von mehr oder weniger als 180 Grad und
durch die Steuerung der Auslaßöffnungen 44 mit dem Drehschieber 45 wird
verhindert, daß bereits einmal verdichtetes Medium noch einmal auf den
Verdränger wirkt, so daß die Abdichtungsverluste reduziert und der
Wirkungsgrad des Kompressors erhöht wird.
Claims (6)
1. Rotationskolbenkompressor mit mindestens einem achsialerstreckenden und
radialgekrümmten schlitzartigen Förderraum, der von einem Einlaß zu einem
Auslaß führt und durch einen in diesem Förderraum angeordneten bandartigen
Verdränger jeweils eine innen- und eine außenliegende Verdrängerkammer aus
gebildet sind, wobei die jeweils innenliegenden Radialwände des Förderraums
und Verdrängers mit einem Umfangswinkel von mindestens 360 Grad und die außen
liegenden Radialwände mit einem wesentlich größeren Umfangswinkel, indem sie
über die jeweils mit einem geringerem Radius gekrümmten Auslaßenden des
Förderraums und Verdrängers unmittelbar bis zu den entsprechenden innen
liegenden Radialwänden verlaufen, ausgebildet sind, so daß bei einer
verdrehungsfreien oszillierenden Bewegung des Verdrängers in dem Förderraum
die jeweilige innen- und außenliegende Radialwand des Förderraums und
Verdrängers an mindestens eine kontinuierlich fortschreitende Dichtungslinie,
die die innen- und außenliegenden Verdrängungskammern in je zwei von dem Einlaß
zu dem Auslaß ständig wandernde Teile teilt, nahezu berühren, wobei die innen
liegende Verdrängungskammer unmittelbar nach Erreichen ihres Maximalvolumens,
und die außenliegende Verdrängungskammer nach einem Drehwinkel von mehr als
180 Grad danach bei einem bereits reduzierten Volumen mit dem Auslaß, der
durch einen Drehschieber gesteuert ist, in Verbindung kommen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (11 bzw. 44) mehrerer radial
angeordneter, Förderräume (7 bzw. 42), die an einen inneren zylindrischen
Umfang eines radialumschließenden Gehäuses (1 bzw. 41) münden, durch einen
Drehschieber (27 bzw. 45), der an dem Gegengewicht (26 bzw. 45) einer
koachsial an dem inneren zylindrischen Umfang des Gehäuses, beidseitig
gelagerten Exzenterwelle ausgebildet ist, gesteuert sind.
2. Rotationskolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
radial angeordnete Förderräume (7) und dazu gehörige Verdrängerprofile (12)
jeweils bogenförmig mit jeweils durch einen geringeren Radius nach innen
gekrümmten Enden und mit einem relativ kleinen Umfangswinkel gestaltet sind.
3. Rotationskolbenkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
bogenförmigen Förderräume (7) in einem Strangpreßprofil (4) mit zylindrischer
Außenkontur gestaltet sind und das Strangpreßprofil (4) zwischen zwei Radial
stegen (2) eines Gehäuses (1) eingepreßt ist, so daß rund um das Strangpreß
profil (4) ein ringförmiger Ansaugraum (5), der durch eingefräste Radialkanäle
(10) in dem Strangpreßprofil (4) mit dem Förderraum verbunden ist, ausgebildet
ist.
4. Rotationskolbenkompressor nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die bogenförmigen Förderräume (7) mit verschiedenen
Bogenradien so gestaltet sind, daß sie einen möglichst großen Querschnitt in
dem zylindrischen Strangpreßprofil (4) erreichen.
5. Rotationskolbenkompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in
dem zylindrischen Strangpreßprofil (4) neben den Förderräumen (7) auch offen
bleibende Hohlräume (8), die beiden seitlichen Innenräme (33, 34) des
Kompressors miteinander verbinden, vorgesehen sind.
6. Rotationskolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Drehschieber durch eine Hülse (27), die auf einem halbzylindrischen Gegen
gewicht (26) einer Exzenterwelle befestigt ist, ausgebildet ist, wobei ein
Segment diese Hülse 627) in unmittelbarer Nähe an den Auslaßöffnungen (11) der
Förderräume (7) vorbeiläuft.
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DE19873744866 DE3744866C2 (en) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | Rotary piston compressor with radial channels |
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Family
ID=6333855
Family Applications (1)
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