DE4341720C1 - Einstufiger Flügelzellenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen einstufigen Flügelzellenverdichter gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.

Einstufige wassergekühlte Flügelzellenverdichter sind prinzipiell bekannt und werden für verschiedene Anwendungszwecke eingesetzt beispielsweise für Saugfahrzeuge und stationäre Anlagen (s. Prospekt der Fa. Mannesmann Demag "Demag-Wittig-Kompressor- Vakuumpumpen für Saugfahrzeuge und stationäre Anlagen", Oktober 1986, S. 10-14). Diese wassergekühlten Flügelzellenverdichter weisen ein Gehäuse auf, das mit Füßen und einem Kühlwassermantel versehen ist. In diesem Gehäuse ist exzentrisch zur Gehäusebohrung ein Rotor angeordnet, der mit radial bewegbaren Schiebern versehen ist und dessen Wellenzapfen sich in Lagern von an den Stirnflächen des Gehäuses angebrachten Deckeln abstützen. Am Gehäusemantel sind höhenversetzt Stutzen mit Flanschen zum Ansaugen bzw. Ausschieben des Mediums angeordnet. Diese seit Jahren verwendete Konstruktion hat den Nachteil, daß die Temperaturverteilung umfangsmäßig gesehen sehr unterschiedlich ist und wegen des Verzuges des Gehäuses größere Dichtspalte vorzusehen sind. Größere Dichtspalte bedeuten aber einen schlechteren Wirkungsgrad, da die Größe des Dichtspaltes wegen der Verlustleistung ganz wesentlich den Wirkungsgrad beeinflußt.

In der DE-OS 14 03 608 ist ein gattungsbestimmender wassergekühlter einstufiger Flügelzellenverdichter offenbart, bei dem der gekühlte Gehäusemantel durch im wesentlichen längsliegende, über den Umfang verteilte Wände in Kanäle unterteilt ist. Bei einer Ausführungsform weist eine der Längswände keinen Durchlaß auf, wobei der Einlaß für das Kühlwasser auf der einen und der Auslaß auf der anderen Seite der Trennwand angeordnet sind. Dadurch wird das Kühlwasser gezwungen den Gehäusemantel im Zickzack zu durchlaufen. Bei einer anderen Ausgestaltung wird der Mantelraum durch eine senkrecht zur Drehachse stehende Querwand in zwei Durchflußsysteme aufgeteilt Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daß das im Druckbereich herrschende erhöhte Temperaturniveau durch die vorgeschlagene Anordnung der Kühlkanäle nur unwesentlich beeinflußt wird.

Der DE-OS 36 03 809 ist ein zweistufiger Flügelzellenverdichter entnehmbar, bei dem die Rotorachse symmetrisch zur Außenkontur des Gehäuses angeordnet ist. Die Deckel und der Gehäusemantel sind flüssigkeitsgekühlt, wobei der Kühlflüssigkeitsraum nicht unterteilt ist.

Die Temperaturverteilung ist deshalb über den Umfang gesehen sehr unterschiedlich und wegen des Verzuges des Gehäuses müssen größere Dichtspalte vorgesehen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsmäßigen Flügelzellenverdichter anzugeben, der mit engeren Dichtspalten gefahren werden kann und somit einen besseren Wirkungsgrad hat.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik weist der erfindungsgemäße Rotationsverdichter keinen durchgängigen Kühlwassermantel, sondern über die Deckel gezogene Kühlkanäle auf, so daß ein Zwangsumlauf erreicht wird. Zu diesem Zweck ist der Kühlwassermantel axial in bezug auf die Saug- und Druckseite geteilt und die Verbindung zwischen dem saug- und druckseitigen Kühlwassermantel erfolgt über die Gehäusedeckel. Als weitere Maßnahme ist der Eintritt des Kühlwassers in den Bereich des unteren Totpunktes und der Austritt in den Bereich des oberen Totpunktes gelegt worden und zwar versetzt über die Längserstreckung des Gehauses. Im Hinblick auf eine Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung in Umfangsrichtung gesehen sind die Kühlkammern im unteren Totpunktbereich größer als im oberen Totpunktbereich. Durch den Zwangsumlauf des Kühlwassers und der Anordnung größerer Kühlwasserkanäle im Bereich des unteren Totpunktes wird eine Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung in Umfangsrichtung gesehen erreicht, so daß engere Dichtspalte im unteren Totpunktbereich zugelassen werden können. Engere Dichtspalte bedeuten gegenüber den den bekannten Verdichtern einen besseren Wirkungsgrad. Durch die Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung werden darüber hinaus die unterschiedlichen Längenausdehnungen von Saug- und Druckseite minimiert. Somit können auch engere Spalte im stirnseitigen Bereich gefahren werden, was wiederum den Wirkungsgrad der Maschine verbessert.

Die Anordnung von größeren Kühlkammern im unteren Totpunktbereich wird dadurch erreicht, daß die Rotorachse mit der Mittelpunktachse des Gehäuses zusammenfällt und die Gehäusebohrung exzentrisch dazu angeordnet ist. Parallel zu den genannten Maßnahmen werden die Füße und die Flansche symmetrisch zur Rotorachse angeordnet, so daß ein universeller Einbau im Fahrzeug möglich ist. Unabhängig davon, welche Längsseite des Verdichters als Anschlagfläche verwendet wird, bleibt die Mittigkeit der Rotorwelle erhalten und damit die Übereinstimmung mit der Achse der Antriebsmaschine.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäße wassergekühlte Rotationsverdichter näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen wassergekühlten Rotationsverdichters entlang der Linie B-B in Fig. 3,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie C-C in Fig. 3,

Fig. 3 einen Längsschnitt entlang-der Linie A-A in Fig. 1.

In den Fig. 1 bis 3 sind in zwei Querschnitten und in einem Längsschnitt ein erfindungsgemäßer wassergekühlter Rotationsverdichter 1 dargestellt. Dieser besteht aus einem einstückigen Gehäuse 2, das im oberen und unteren Bereich Kühlkanäle aufweist. Ebenfalls integriert im Gehäuse 2 sind die Flansche 3, 4, für die Saug- bzw. Druckseite. In Fig. 1 und 2 ist die erfindungsgemäße mittige Anordnung des Rotors 5 in bezug auf die Mittelpunktachse 6 des Gehäuses 2 zu erkennen. Zur Verdeutlichung der Mittigkeit sind in Fig. 2 die Abstände von der Mittelachse 7 in X-Richtung bis zu den Stirnflächen der Flansche 3, 4 bzw. zu den Achsen der Füße 9 und die Abstände von der Mittelachse 8 in Y-Richtung bis zu den Stirnflächen der Füße 9 mit einem Gleichheitszeichen versehen worden. Abweichend von der bisher üblichen zentrischen Anordnung der Gehäusebohrung in bezug auf den Mittelpunkt des Gehäuses 2, ist erfindungsgemäß die Gehäusebohrung 10 exzentrisch zur Rotorachse 6 angeordnet. Um die Exzentrizität zu verdeutlichen, ist die Verschiebung 11 in Y-Richtung eingezeichnet. Die versetzte Anordnung der Gehäusebohrung 10 hat den Vorteil, daß im Bereich des unteren Totpunktes 12 und des Druckflansches 4 größere Kühlkammern 13, 14 im Vergleich zu denen 15, 16 im Bereich des oberen Totpunktes 17 und des Saugflansches 3 anordnenbar sind. Da in dem Druckflanschbereich infolge der adiabatischen Verdichtung des Mediums und der Reibung der Schieber 18 die größte Wärmemenge anfällt, ist hier eine besonders intensive Kühlung erwünscht, um die Temperaturverteilung in Umfangsrichtung gesehen möglichst zu vergleichmäßigen. Als weitere Maßnahme im Hinblick auf eine bessere Kühlung ist der Kühlmantel durch zwei in der vertikalen Symmetrieebene liegende achsparallele Wände (19, 20) geteilt, wobei diese vertikale Symmetrieebene senkrecht zur horizontalen Symmetrieebene in der die Stutzenachse mit den Flanschen (3, 4) liegt, steht. In den Fig. 1 und 3 ist durch Pfeile die Wasserführung kenntlich gemacht worden. Der Kühlwassereintritt 21 erfolgt im Bereich des unteren Totpunktes 12 am äußersten Rand der Längserstreckung des Gehäuses 2. (In diesem Ausführungsbeispiel auf der rechten Seite). Zur Verdeutlichung wurde in Fig. 1 der Kühlwassereintritt 21 in die Schnittebene gelegt. Hinter der Eintrittsöffnung 22 strömt das Kühlwasser zum einen in Längsrichtung des Gehäuses (in diesem Ausführungsbeispiel von rechts nach links) und gleichzeitig von unten nach oben. Damit auch der der Eintrittsöffnung 22 gegenüberliegende Mantelbereich ausreichend gekühlt wird, fließt das Kühlwasser gleichzeitig über die im Deckel 23 vorgesehenen Ausnehmungen auf die andere Seite und von dort aus in Längsrichtung des Gehäuses 2. Im Bereich der Flansche 3, 4 erfolgt eine Umströmung, so daß der Saug- bzw. Druckkanal frei bleiben. Am Ende der Längserstreckung des Gehäuses 2 tritt das inzwischen erwärmte Kühlwasser wieder aus 24, und zwar durch eine oben angeordnete Öffnung 25 im Saugbereich 3. Zur Verdeutlichung der Lage der Austrittsöffnung 25 wurde diese in Fig. 1 in die Schnittebene gelegt. Damit das Kühlwasser, das entlang der druckseitigen Mantelfläche geflossen ist, wieder austreten kann, erfolgt vergleichbar wie beim Eintritt, ein Überströmen durch die im linken Deckel 26 angeordneten Ausnehmungen. Eine direkte Verbindung zwischen druckseitiger und saugseitiger Mantelfläche und damit ein Kühlwasserkurzschluß wird durch die zuvor bereits erwähnten Wände 19, 20 verhindert.

Claims (3)

1. Einstufiger Flügelzellenverdichter mit zwei wassergekühlten Deckeln, mit einem Füße und einen Kühlwassermantel aufweisenden Gehäuse, einem exzentrisch zur Gehäusebohrung angeordneten Rotor, der mit radial bewegbaren Trennschieber versehen ist, und mit zwei am Gehäusemantel angeordneten Stutzen mit Flanschen zum Ansaugen bzw. Ausschieben des Mediums, dadurch gekennzeichnet,
daß die einander gegenüberliegenden Stutzen mit den Flanschen (3, 4) eine gemeinsame Achse haben, die die Rotorachse (6) senkrecht schneidet, die Rotorachse (6) zur Außenkontur des Gehäuses (2) und zu den Flanschen (3, 4) und die Gehäusebohrung (10) exzentrisch in Richtung oberer Totpunkt (17) dazu angeordnet ist und daß der Kühlwassermantel durch zwei in der vertikalen Symmetrieebene liegende achsparallele Wände (19, 20) in bezug auf die Saug- (3) und Druckseite (4) geteilt ist.

2. Wassergekühlter Rotationsverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem saug- und druckseitigen Kühlwassermantel über die mit Ausnehmungen versehenen Gehäusedeckel (23, 26) erfolgt.

3. Wassergekühlter Rotationsverdichter nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlwassereintritt (21) im unteren Totpunktbereich (4) und der Kühlwasseraustritt (24) im oberen Totpunktbereich (3) über die Längserstreckung des Gehäuses (2) versetzt erfolgt, wobei im unteren Totpunktbereich (4) die Kühlwasserkammern (13, 14) größer sind als die (15, 16) im oberen Totpunktbereich (3).