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Zahnradverdichter Die Erfindung bezieht sich auf die einstufige Verdichtung
sehr niedrig gespannter Gase und Dämpfe bei hohem Druckverhältnis, wie sie beispielsweise
bei Wasserdampfkältenlaschinen erforderlich wird, und zwar, genauer gesagt, auf
die Verdichtung bei einem Druckverhältnis (- absol. Ansaugedruck : absol. Enddruck)
von mindestens i : io in einer Stufe gegen einen Enddruck von Ilöchsteils o,2 ata.
In dein Gebiete, auf das sich die Erfindung bezieht, ist somit der Ansaugedruck
höchstens o,o2 ata, und der Arbeitsvorgang spielt sich gänzlich in einem Gebiete
starken Unterdruckes ab.
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Die Verdichtung für derartige Betriebsbedingungen durch einen Zahnradverdichter
zti bewirken, galt bisher als unmöglich, denn es war bekannt, daß die Undichtheitsv
erluste der Zahnradverdichter bei so hohen Druckverhältnissen, wie sie - neben der
Kleinheit der absoluten Drucke - für das vorliegende Verwendungsgebiet bezeichnend
sind, unerträglich groß werden. Zur Verminderung der Undichtheitsverluste sind zwar
verschiedene Maßnahmen bekannt geworden, wie die Einführen; einer besonderen, vom
Arbeitsmittel abweichenden Flüssigkeit ("z. B. ()l oder Wass s er) zur Versperrung
der Spielräume oder die Vermeidung von Spielräumen überhaupt. Diese @laßnahinen
sind aber, wie noch dargelegt werden wird, bei so kleinen Ansaugedrucken, wie sie
- neben der Größe des Druckverhältnisses - für das vorliegende Verwendungsgebiet
bezeichnend sind, aus wirtschaftlichen Gründen häufig nicht anwendbar.
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Versuche haben jedoch gezeigt, daß Zahnradverdichter ohne die erwähnten,
für hohe Druckverhältnisse bisher als unerläßlich geltenden Maßnahmen in dem vorliegenden
Verwendungsgebiet überraschenderweise keine übermäßigen Undichtheitsverluste aufweisen.
Die Abweichung des tatsächlichen Verhaltens von dem erwarteten ist dadurch bedingt,
daß ein Umstand, der bei den bekannten Überlegungen vernachlässigt wird und der
bei den Drucken, für die Zahnradverdichter bisher verwendet worden sind, auch tatsächlich
ohne erheblichen Fehler vernachlässigt werden darf, bei den niedrigen Drucken des
vorliegenden Verwendungsbereiches großen Einfluß erlangt und den verhältnismäßigen
Undichtheitsverlust entscheidend herabsetzt. Man kann deswegen trotz des hohen Druckverhältnisses
ohne die erwähnten Maßnahmen auskommen, durch welche der Verdichter verwickelter,
weniger betriebssicher und -,vegen der erforderlichen Herabsetzung der Drehzahl
- größer und teuerer «-erden würde. So wird es möglich, das Ziel der vorliegenden
Erfindung
zu erreichen, nämlich die Verdichtung auf einfache, betriebssichere und billige
Weise zu bewirken.
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In der folgenden Darlegung der Grundsätze, auf denen die neue Maschine
bzw. die Verwendungsmöglichkeit eines Zahnradverdichters beruhen, sollen Maschinen,
die zur Druckerhöhung von Gasen -oder Dämpfen dienen, als Gebläse bezeichnet werden,
wenn das angesaugte und dann im Förderraum (Raum zwischen zwei Zähnen und Gehäusewand
oder Raum zwischen zwei Zahnpaaren) eingeschlossene Mittel nicht zusammengedrückt
wird, bevor die Verbindung zwischen Förderraum und Druckraum hergestellt wird. Die
Bezeichnung Verdichter soll im folgenden gebraucht werden, wenn (las im Förderraum
eingeschlossene Mittel zusammengedrückt wird, bevor der Förderraum mit dem Druckraum
verbunden wird.
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Zur Förderung mit einem Druckverhältnis von i : i o oder mehr können
Gebläse nicht verwendet werden, weil, wie bekannt, der Wirkungsgrad zu schlecht
wird und durch (las plötzliche Zurücktreten des gespannten ,Mittels in den Förderraum
schädliche Stöße entstehen. Für den oben angegebenen Verwendungsbereich muß also
ein Zahnradverdichter benutzt werden.
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Aus der angegebenen Grenze des Verwendungsbereiches hinsichtlich Druckverhältnis
und Enddruck folgt ferner, daß der Ansaugedruck stets kleiner als l/", ata ist.
Im Hinblick auf das große spezifische Volumen, welches Gase oder Dämpfe bei diesem
geringen Druck haben, wird es notwendig, hohe Umlaufgeschwindigkeiten anzuwenden,
da anderenfalls die Maschine zu groß und zu teuer werden würde und das Ziel der
Erfindung, eine billige Maschine zu erhalten, nicht erreicht werden könnte. Die
hohe Umlaufgeschwindigkeit bedingt die Beschränkung auf Bauarten, bei denen keine
anderen Bewegungen als Drehungen mit gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit vorkommen,
weil nur bei diesen ein vollkommener Massenausgleich auf einfachste Art möglich
ist. Die Forderung der Einfachheit und Billigkeit schließt ferner Bauarten aus,
bei denen eine Mehrzahl von umlaufenden Steuerschiebern verwendet wird. Die Erfindung
bezieht sich deswegen nur auf die Verdichtung mit Zahnradverdichtern im strengen
Sinne des Wortes, d. h. Maschinen der an sich bekannten Bauart, bei der die bewegten
Teile nur aus zwei exzentrisch gelagerten, mit gleichmäßiger Winkelgeschwindigkeit
umlaufenden Läufern bestehen, von denen einer eine Innenverzahnung hat, die finit
der Außenverzahnung des anderen Läufers zusammenarbeitet.
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Die bei den vorliegenden Betriebsbedingungen nötig werdenden hohen
Umlaufgeschwindigkeiten ergeben eine besondere Schwieriglteit: jede Berührung der
beweglichen Maschinenteile unter sich oder (außer in den Lägern) mit feststehenden
Teilen würde bei den hohen Geschwindigkeiten eine unzulässig große Reibungsarbeit
erzeugen. Es kommt hinzu, daß infolge des sehr geringen Ansaugedruckes die Nutzarbeit
des Verdichters außerordentlich klein ist, so daß auch eine Reibungsarbeit, die
man in Ansehung der Abmessungen und der Drehzahl als klein beurteilen könnte, verhältnismäßig
stark ins Gewicht fallen würde. Es muß deswegen jede, auch die leiseste Berührung
an den bewegten Teilen peinlich vermieden werden.
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Bei Zahnradgebläsen ist es bekannt, jene Reibungen durch planmäßige
Spielräume zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Zähnen und zwischen den
Zahnrädern und der Gehäusewand zu beseitigen, d. h. durch Spielräume, welche beim
Entwerfen beabsichtigt und im Betriebe durch entsprechende bauliche Maßnahmen aufrechterhalten
werden; das richtige Zusammenarbeiten der sich nicht gegenseitig führenden Läufer
wird dabei durch ein besonderes Zahnräderpaar gesichert. Bei Gebläsen führt diese
Maßnahme zum Ziel. Die durch das Fehlen der Zusaminendrückung des Mittels vor der
Verbfindung des Förderraumes mit dem Druckraum bedingten Verluste und sonstigen
Störungen machen nämlich, wie bekannt, die Verwendung der Gebläse für Druckverbältnisse
von mehr als etwa i : 1,5 untunl.ich. Dadurch werden aber gerade diejenigen Betriebsverhältnisse
ausgeschlossen, bei denen der Undichtheitsverlust infolge der Spielräume schwerwiegend
werden würde.
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Daß in der Tat für die verhältnismäßige Größe der Undichtheitsv erluste
ebenfalls nur das Druckverhältnis und nicht etwa die absolute Höhe der Drucke maßgebend
ist (wenn man von den besonderen, bisher nicht beachteten Umständen bei sehr niedrigen
Drucken absieht), ergibt sich aus der folgenden bekannten Überlegung. Betrachtet
man beispielsweise zwei Gebläse, von denen das erste Luft von i ata ansaugt und
mit 1,3 ata abliefert, während das zweite Luft von io ata ansaugt und Luft von 13
ata abliefert, so sind bei dem zweiten Gebläse die Kräfte, welche die Luft durch
die Spielräume zurücktreiben, zehnmal so groß als beim ersten. In demselben Verhältnis
ist aber auch das spezifische Gewicht der Luft gestiegen. Da beim zweiten Gebläse
die zehnfache Kraft auf die zehnfache Masse wirkt, ergibt sich bei ihm dieselbe
Strömungsgeschwindigkeit in den Spalten wie beim ersten. Infolgedessen wird auch
die Liefermenge des nveiten Gebläses
durch die Undichtheitsverluste
in demselben Verhältnis beeinträchtigt wie beim ersten, d. h. der verhältnismäßige
Undichtheitsv erlust :- zurückströmendes Gasgewicht geteilt durch gefördertes Gasgewicht)
hängt bei geg@bener Spaltweite usw. nur von dem Druckverhältnis, nicht von der absoluten
Größe der Drucke ab; daß er um so kleiner wird, je kleiner das Druckverhältnis ist,
bedarf keines Beweises; bei den Druckverhältnissen, auf welche die Gebläse aus den
erwähnten andern Gründen beschränkt sind, bleibt er erträglich; er würde bereits
unerträglich werden, wenn z. B. die Luft mit i ata angesaugt und mit 5 ata abgeliefert
werden sollte.
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Diese Umstände sind der Grund dafür, daß bisher niemals vorgeschlagen
wurde, Zahnradverdichter mit planmäßigen, nur von dem zu fördernden Mittel ausgefüllten
Spielräumen zu bauen. Es sind allerdings auch Gebläse bekannt geworden, bei denen
die Rückströmung in den Spielräumen durch eine besondere, der Dichtung und Schmierung
dienende Flüssigkeit verhindert wird. Die L bertragung dieser Maßnahme auf Verdichter
für den vorliegenden Verwendungsbereich ist wegen der erforderlichen hohen Umlaufgeschwindigkeiten
unmöglich. Bereits die durch die Zähigkeit der Flüssigkeit bewirkten Reibungsverluste
schließen dies aus (selbst dünnflüssiges 01 ist noch ungefähr tausendmal
zäher als Luft); auch die bei den hohen Umlaufgeschwindigkeiten unvermeidliche Zerstäubung
des Oles und dessen Vermischung mit dem Gasstrom würde den Betrieb unmöglich machen.
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Bei den bekannten Kapselgebläsen, bei denen in einem geschlossenen
Zylinder ein kreisförmiger, exzentrisch gelagerter Kolben umläuft und die Trennung
zwischen Saug-und Druckraum durch einen Schieber bewirkt wird, ist es bekannt, den
Schieber so zu steuern, daß zwischen ihm und dem Kolben dauernd ein kleiner Spielraum
vorhanden ist; durch geschickte Ausbildung des die Steuerung bewirkenden Getriebes
gelingt es auch -besser als bei Zahnradverdichtern -, den Spielraum bei allen Stellungen
gleichbleibend und sehr klein zu halten, so daß bei derartigen Gebläsen die U ndichtheitsverluste
bis zu gröl.leren Druckverhältnissen erträglicher bleiben als bei Zahnradverdichtern.
Für den vorliegenden Anwendungsbereich ist die Bauart jedoch nicht anwendbar, weil
bei der wegen des kleinen Ansaugedruckes erforderlichen hohen Umlaufgeschwindigkeit
einerseits die Massenwirkungen des hin und her gehenden Schiebers zu groß werden
und andererseits die Reibung in der Schieberführung - wo notwendigerweise Berührung
gegeneinander bewegter Teile stattfindet - zu groß wird. Es sind aber auch Kapselverdichter
mit umlaufendem Scheibenkolben bekannt geworden, bei denen die Trennung zwischen
Saugraum und Druckraum durch rotierende Schieber bewirkt wird und bei denen planmäßige
Spielräume vorgesehen sind. Maschinen -dieser Art lassen sich so bauen, daß das
pro Umdrehung angesaugte Volumen (im Verhältnis zu den Kolbenabmessungen und Drehzahlen)
verhältnismäßig groß wird, und deswegen sind sie gegen Undichtheitsverluste etwas
weniger empfindlich als Zahnradgebläse, wie z. B. Rootsgebläse. Dieser Vorteil wird
jedoch durch eine sehr verwickelte Bauart erkauft, «-elche diese Maschinen für den
Zweck der vorliegenden Erfindung ungeeignet macht. Überdies kommt diese Maschine
wegen der ihr eigentümlichen großen schädlichen Räume für Druckverhältnisse von
i : io oder mehr nicht in Frage. Beide eben genannten benannten Bauarten zeigen
keinen Weg zur Lösung der Aufgabe.
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Zusammenfassend kann gesagt werden: um die Verdichtung einfach und
billig zu bewirken, muß der Verdichter die geringstmögliche Zahl bewegter Teile
- zwei - haben, also ein Zahnradverdichter im strengen Sinne sein. Der sehr niedrige
Ansaugedruck erfordert aus wirtschaftlichen Gründen hohe Umlaufgeschwindigkeiten,
hat große Empfindlichkeit gegen Reibungen zur Folge und erfordert die Anwendung
planmäßiger Spielräume. Das große Druckverhältnis führt andererseits - nach bekannten
Erfahrungen und Überlegungen - zu einer großen Empfindlichkeit des Verdichters gegen
jeden Spielraum. Es bestehen somit zwei einander widersprechende Bedingungen, ohne
daß die Möglichkeit eines Ausgleiches erkennbar ist. Dieser Umstand ist der Grund
dafür, daß Zahnradverdichter für den vorliegenden Verwendungsbereich bisher weder
vorgeschlagen wurden noch deren Anwendung überhaupt versucht wurde.
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Hier setzt die vorliegende Erfindung ein. Sie beruht auf der Erkenntnis,
daß die bekannte, oben angegebene Überlegung (die zum Ergebnis führt, daß der verhältnismäßige
Undichtheitsverlust nur vom Druckverhältnis abhängt) bei sehr kleinen Drucken nicht
mehr stichhaltig ist. Es treten dann nämlich besondere Verhältnisse infolge der
dann hervortretenden Zähigkeit des Arbeitsmittels auf, die im Bereiche sehr niedriger
Drucke überraschenderweise den erfolgreichen Betrieb von Zahnradverdichtern mit
hohem Druckverhältnis ermöglichen, dieselben Verdichter, die wegen der Undichtheitsverluste
vollkommen versagen würden, wenn sie bei gleichem Druckverhältnis beispielsweise
Luft von atmosphärischer Pressung
ansaugen sollten. Nach einer
in der Physik bekannten (zuerst aus der kinetischen Gastheorie abgeleiteten und
dann experimentell bestätigten) Gesetzmäßigkeit ist nämlich die innere Reibung (die
Zähigkeit) der Dämpfe und Gase annähernd unabhängig vom Druck: um zwei in einem
bestimmten Abstand voneinander stehende Schichten des Mittels mit ,einer bestimmten
Geschwindigkeit relativ zueinander zu verschieben, braucht man immer dieselbe Kraft,
gleichgültig, wie groß der Druck des Gases oder Dampfes ist. Andererseits ist die
Zähigkeit der Gase und Dämpfe, absolut genommen, so gering, daß sie bei der Beurteilung
der Undichtheitsverluste der Zahnradverdichter bei den Betriebsbedingungen, für
die diese Maschinen bisher verwendet worden sind, ohne wesentlichen Fehler überhaupt
vernachlässigt werden darf. Dies und der Umstand, daß die erwähnte physikalische
Gesetzmäßigkeit nicht leicht durch die Anschauung erfaßt werden kann, hat dazu geführt,
.daß für die Verdichtung die im Bereich sehr niedriger Drucke an sich vorhandenen
technischen Möglichkeiten bisher nicht erkannt und ausgenutzt worden sind. Die vorliegende
Erfindung betrifft die Ausnutzung dieser Möglichkeiten. Je «-eiter man nämlich bei
gleichbleibendem Druckverhältnis mit der absoluten Höhe der Drucke herabgeht, um
so mehr tritt die gleichbleibende Zähigkeitswirkung gegenüber den proportional mit
der absoluten I3öhe der Drucke herabgehenden treibenden Kräften und Trägheitskräften
hervor. Im vorliegenden Verwendungsgebiet sind die Zähigkeitskräfte vorherrschend,
d. h. sie bewirken, daß der verhältnismäßige Undichtheitsv erlust eines Zahnradverdichters
sehr viel kleiner ist als der verhältnismäßige Undichtheitsverhist, den dieselbe
Maschine bei gleichem Druckverhältnis bei höherem Druckniveau, beispielsweise bei
Ansaugen unter atmosphärischem Druck, haben würde; beispielsweise ist bei einem
Ansaugedruck von o,o:2 ata das Verhältnis der Zähigkeitskräfte zu den anderen Kräften
fünfzigmal größer als bei einem Ansaugedruck von r ata. Dieser große Unterschied
verursacht das überraschend günstige Verhalten von Zahnradverdichtern bei sehr geringen
Enddrucken.
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Die vorliegende Erfindung betrifft deswegen zuerst den Gedanken, Gase
und Dämpfe bei einem Druckverhältnis von r : ro oder mehr und einem Enddruck von
weniger als o,2 ata durch einen Zahnradverdichter zu verdichten, dessen bewegte
Teile nur aus zwei exzentrisch gelagerten Läufern bestehen, von denen der eine eine
Innenverzahnung hat, in die die Außenverzahnung des anderen Läufers eingreift, und
wobei durch planmäßige Spielräume die Berührung der Läufer miteinander und mit dem
Gehäuse vermieden wird und eine besondere Flüssigkeit für -die Dichtung der Spielräume
nicht verwendet wird. Die Erfindung besitzt vor den anderen bisher zu diesem Zweck
benutzten Verfahren den Vorzug, daß die gesamte Einrichtung einfach, betriebssicher
und billig ist und daß insbesondere der Verdichter wegen der möglichen hohen Drehzahlen
klein und wegen der Einfachheit seiner Bauart billig und betriebssicher ist.
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Bei der Ausführung der Erfindung entsteht die Aufgabe, die Verhältnisse
für die \% erdichtung durch besondere bauliche Maßnahmen an dem Verdichter weiter
zu verbessern.
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Es ist bekannt, daß bei Überwiegen der Zähigkeitswirkungen die Durch$ußmenge
durch einen Spalt von gegebener Weite um so kleiner wird, j e länger der Spalt in
der Strömungsrichtung ist, im Gegensatz zu den bei vernachlässigbar kleiner Zähigkeit
vorliegenden Verhältnissen. Um die wirksame Länge des Spaltes möglichst groß zu
machen, sollten sich die Zähne in der Umgebung des Eingriffspunktes möglichst gut
aneinander anschmiegen, d. h. der Unterschied der Krümmungen in der Nähe des Eingriffspunktes
sollte bei allen Stellungen der Läufer möglichst klein sein. Unter Eingriffspunkt
ist hier und im folgenden der Punkt verstanden, in dem sich die Zähne bei Abwesenheit
des Spielraumes berühren würden; als Eingriffslinie wird der Weg dieses Punktes
bezeichnet. Bei den üblichen Verzahnungen, bei denen die Eingriffslinie die Teilkreise
schneidet, sind einer Verbesserung in der eben erwähnten Richtung enge Grenzen gesetzt:
bei denjenigen Stellungen der Räder, bei denen der Eingriffspunkt mit dem Berührungspunkt
der Teilkreise zusammenfällt, weisen die zusammenarbeitenden Flächen der Zähne stark
verschiedene Krümmungen auf.
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Um die Läufer den hier vorliegenden neuartigen Verhältnissen besser
anzupassen, .als es bei den bekannten Verzahnungen möglich ist, wird nach der vorliegenden
Erfindung weiterhin für den Verdichter eine besondere neue Verzahnung gewählt, bei
der die Eingriffslinie vollständig außerhalb der beiden Teilkreise verläuft. Diese
Verzahnung wird folgendermaßen entworfen.
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Die Zähnezahl des äußeren (innenverzahnten) Rades wird um r größer
gewählt als die Zähnezahl des inneren Rades. Nach Wahl der. Zähnezahlen (z. B. q.
und 3 Zähne) werden der äußere Teilkreis k, mit dem Mittelpunkt o,. und der innere
Teilkreis k., mit dem Mittelpunkt o2 in beliebigem Maßstabe aufgezeichnet (Abb.
z). Sodann wird die Form
der Zahne des äußeren Rades als Kreis k3
@.@w@@hlt, der ganz außerhalb des Teilkreises k, liegt. Das Zahnprofil des inneren
Rades wird mm in bekannter Weise als die Kurve i bestininit, welche beim Abrollen
der beiden Teilkreise aufeinander von k,. auf einer mit k, umlaufenden Ebene eingehüllt
wird. Dabei ergibt sich auch. daß von dem Kreise k3 nur tags s@-mmetriscli zum Radius
o,-o" liegende Stück c-d benutzt wird. Aus den Svinmetrieverhältnissen derAbbildungergibt
sich, daß auch ühne, die nach den Kreisen/", k-, und k,; gef@rmt sind. niit der
Zahnforiii i richtig zu-:aiiinienarbeiten (dabei schließen die Radien o,-o; und
o_,- o,, miteinander und iiii t denn Radius o,-o3 Winkel von qo'- ein und sind ebenso
groß wie o,-o.). Auch von diesen Kreisen werden natürlich nur die Stücke c-d wirksam.
Die vier Kreisstücke c-d werden nun durch Kurven b verbunden, für die in rein kinematischer
Beziehung nur die Bedingung besteht, daß sie mindestens so weit nach _itißeci abgebogen
sein müssen, daß die Vorsprünge des Zahnprofils i. in ihnen Platz finden. U m die
schädlichen Räume des Verdichters klein zu halten, werden die Kurven b jedoch auch
nicht «-eiter nach außen durchgebogen, als zur Erfüllung dieser Bedingung notwendig
ist. Die Bestimmung der Kur---en h - die sogenannte Lückenprofilierungei-folgt
deswegen in an sich bekannter Weise durch Bestimmung der Kurve, die beim Abrollen
der Teilkreise aufeinander durch das Profil i auf einer mit dem Kreis k, umlaufenden
Ebene eingehüllt wird. Wenn der Kreis k. in der aus der Abbildung hervorgehenden
`'eise gewählt war, werden die Zahnlücken des Außenrades von den hineingreifenden
Zähnen des Innenrades in der unteren Lage fast völlig ausgefüllt. Der Verdichter
hat dann einen sehr kleinen schädlichen Raum.
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Von der auf diese Art ermittelten theoretischen Zahnform weicht die
auszuführende Zahnform wegen der notwendigen Spielräume ab: man führt beispielsweise
die Verzahnung des inneren Rades statt nach der theoretischen Kurve -i. nach einer
äquidistanten Kurve, nämlich nach einer von z nach innen um den erforderlichen Spielraum
abstehenden Kurve, aus.
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Aus der oben für den Entwurf der Verzahnung gegebenen Anweisung folgt,
daß der Eingrilspunkt stets außerhalb der Teilkreise liegt. Es fallen deswegen die
für den vorliegenden Verwendungsbereich schädlichen starken Krümmungen der Zähne
im Bereich der Teilkreise fort; die Krümmungsradien der Zähne sind überall größer
als etwa das zweibis dreifache der Entfernung der Läuferachsen. Hervorzuheben ist
ferner, daß die Kurve i. ihrer ganzen Länge nach die Hüllkurve einer stetigen Kurve
(des Kreises k") ist, also durch ein einheitliches Gesetz bestimmt ist. Es gibt
auf ihr deswegen - im Gegensatze zu den bei Rootsgebläsen üblichen und zu allen
für Zahnradverdichter bekannten Zahnformen - keine Punkte, in denen sich die Krümmung
plötzlich ändert. Dieser Umstand erleichtert die für den vorliegenden Verwendungsbereich
so wichtige genaue Herstellung der Verzahnung.
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Eine beispielsweise Ausführungsform dieser Bauart ist in Abb. 2 im
Ouerschnitt und in Abb. 3 im Längsschnitt beispielsweise dargestellt. Der Läufer
i hat eine Innenverzahnung gemäß dein Zahnprofil b, c, d' der Abb. i, der Läufer
2 hat eine Außenverzahnung gemäß dem Zahnprofil i der Abb. i. Das Gehäuse 3 enthält
den Saugstutzen .I und den Druckstutzen j.
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Der innere Läufer 2 ist auf der Welle 6 befestigt, die beispielsweise
durch eine Riemenscheibe ; angetrieben wird. Auf der Welle 6 ist ein außenverzahntes
Stirnzahnrad 8 befestigt, welches in die am Läufer i angebrachte Innenverzahnung
9 eingreift. Der Läufer i ist in den Kugellagern 1z gelagert, die Welle 6 in den
Kugellagern i i.
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Am Umfange des Läufers i sind vier Öffnungen io angebracht, welche
in bestimmten Stellungen des Läufers die von den Zahnprofilen der Läuferbegrenzten
Förderräume mit dem Saugstutzen oder mit dem Druckstutzen verbinden. Die Läufer
drehen sich im Sinne des in A.bb. 2 eingetragenen Pfeiles. Aus Abb. 2 ist ohne weiteres
ersichtlich: solange das Volumen eines Förderraumes zunimmt, ist er durch die betreffende
Öffnung mit dem Saugstutzen verbunden; die Verbindung wird dann unterbrochen, und
erst kurz bevor der Förderraum sein kleinstes Volumen erreicht hat, wird er mit
dem Druckstutzen verbunden.
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Außer den Verlusten durch die Spielräume zwischen den Zähnen der Läufer,
deren Beschränkung Zweck der neuen Verzahnung ist, und außer den Verlusten durch
die Spielräume an den Stirnflächen der Läufer treten bei Zahnradverdichtern dieser
Bauart noch Verluste durch die Spielräume zwischen dein zylindrischen Umfang des
äußeren Läufers und dem umschließenden Gehäuse auf. Um diese Verluste zu vermindern,
kann gemäß vorliegender Erfindung noch eine weitere Maßnahme vorgesehen werden.
Diese Verluste entstehen nämlich einerseits durch den Spielraum auf der Strecke
in-n und andererseits durch den Spielraum auf der Strecke p-r (Abb. z). Die Strecke
iii-ia, in der der Läuferumfang sich in der Richtung vom höheren Druck zu niedrigerem
Druck, also in der Richtung des Druckgefälles, bewegt, ist viel
kürzer
als die Strecke p-r, in der der Läuferumfang dein Druckgefälle entgegenläuft. Die
Strecke p-r muß deswegen so lang sein, weil sie dem Drehwinkel entsprechen muß,
den der äußere Läufer zur Verdichtung des angesaugten Mittels zurücklegen muß. Da
für die Undichtheitsverluste unter den vorliegenden Betriebsbedingungen die in der
Strömungsrichtung gemessene Länge der Spielräume sehr bedeutsam ist, würde bei gleicher
Weite des Spielraumes in beiden Strecken der Undichtheitsverlust auf der Strecke
na-n erheblich größer sein als auf der Strecke p-r. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird deswegen weiterhin der Spielraum an der Strecke zn-n. besonders klein gehalten,
was dadurch ermöglicht wird, daß man auf der Strecke p-r einen etwas größeren Spielraum
zuläßt. Das zulässige kleinste Maß für die Weite der Spielräume wird nämlich gegeben
durch die Gefahr, daß sich beim Betrieb der Maschine durch Formänderungen des Gehäuses
die Spielräume bis auf Null vermindern, was zu einer Betriebsstörung führen würde.
Indem man nun die konstruktiven Maßnahmen, welche zur möglichst genauen Aufrechterhaltung
der entwurfsgemäßen Spielräume dienen, besonders darauf abstellt, den Spielraum
auf der Strecke in-yi vor Veränderungen zu bewahren und -dabei gleichzeitig etwas
geringere Anforderungen an die Unveränderlichkeit des Spielraumes auf der Strecke
p-r stellt, erhält man ohne Vermehrung des konstruktiven Aufwandes und ohne Beeinträchtigung
der Betriebssicherheit einen # erdichten der auf der für die Undichtheitsverluste
besonders wichtigen Strecke in-ya einen besonders kleinen Spielraum zwischen Läuferumfang
und Gehäuse hat. Die Summe der Undichtheitsverluste auf den Strecken @sa-zi und
p-r wird dabei herabgesetzt, so daß man im ganzen eine bessere Maschine erhält.