DE573821C

DE573821C - Drehkolbenverdichter

Info

Publication number: DE573821C
Application number: DES97930D
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1931-04-10
Filing date: 1931-04-10
Publication date: 1933-04-06

Description

Drehkolbenverdichter Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenverdichter, insbesondere mit gelenkig mit der Kolbentrommel verbundenen Kolbenschaufeln, und bezweckt, die Reibungsarbeit und die Abnutzung der Schaufeln herabzusetzen. Die Erfindung besteht darin, daß die äußere Begrenzung des von den Schaufeln durchlaufenen Raumes so geformt ist, daß der Anpressungsdruck der Schaufeln an das Gehäuse mindestens während der Verdichtungsperiode gleichbleibend oder annähernd gleichbleibend ist. Der Anpressungsdruck wird zweckmäßig auch während der Ansaugperiode gleichgehalten, indem die während dieser Periode überschüssige Fliehkraft zur Beschleunigung der Schaufeln verwendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt.
Fig. i stellt einen Querschnitt, Fig. 2 einen Längsschnitt- nach der Linie II-II eines nach der Erfindung gebauten Umlaufverdichters dar.
Fig. 3 zeigt in einem Diagramm den Anpressungsdruck und Fig. q. den Verlauf der Verdichtung während einer Umdrehung im Vergleich mit bekannten Verdichtern.
Die Kolbentrommel i des Verdichters ist in ein Gehäuse 2, in welches die Büchse 3 eingesetzt ist, eingebaut, und zwar so, daß ihre Drehachse mit der Achse des Gehäuses zusammenfällt. Das Gehäuse :2 sowie die seitlichen Deckel 4 sind mit Kühlräumen 5 bzw. 6 versehen, welche von einem Kühlmittel, z. B. Wasser, durchflossen werden. ' Die Kolbentrommel i wird von einer nicht gezeichneten Antriebsmaschine durch die Welle 7 im Sinne der Pfeilrichtung angetrieben. Sie weist ebenfalls einen Kühlraum 8 auf, welchem das Kühlmittel durch eine Leitung g zugeführt, und aus welchem es durch die Bohrung io wieder abgeleitet wird.
Die Schaufeln ii sind mit Hilfe von Einlagen i2, welche durch zwei Ringe 13 zusammengehalten werden, gelenkig mit der Kolbentrommel 2 verbunden. Das zu verdichtende Mittel, z. B. Luft, wird durch den Stutzen 14 und die Öffnungen 15 angesaugt und in den durch die Schaufeln i i gebildeten Zellen 16 verdichtet. Das verdichtete Mittel wird durch die Öffnungen 17 und durch den Stutzen 18 ausgestoßen.
Nach der Erfindung ist die, Innenfläche der Büchse 3 nicht als kreisförmige Bohrung ausgebildet, sondern stellt eine Zylinderfläche mit der Leitkurve ig dar.. Diese Leitkurve ist so ausgebildet, daß der Anpressungsdruck P der Schaufeln an die Büchse mindestens während der Verdichtungsperiode b gleichbleibend oder annähernd gleichbleibend ist.
Die Form der Leitkurve erhält man, indem man das Verdichtungsverhältnis zweier aufeinanderfolgender Zellen so wählt, daß der aus der Fliehkraft einer- Schaufel und dem Druckunterschied vor und hinter der Schaufel sich zusammensetzende Anpressungsdruck P einen bestimmten gleichbleibenden Wert erhält. Eine gute Annäherung an den Idealfall ergibt sich bereits, wenn der Druck in den aufeinanderfolgenden Zellen nach einer arithmetischen Reihe zunimmt.
Während nun bei der Verdichtung der Druckunterschied auf einer Schaufel der Fliehkraft entgegenwirkt, wird «nährend der tbergangsperiode d vom Druckraum zum Saugraum die Fliehkraft durch den Druckunterschied noch unterstützt. Während dieser Periode ist also der Anpressungsdruck P wesentlich größer als während der Verdichtungsperiode. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß an den an diesem Teil des Umfangs befindlichen Schaufeln eine gute Abdichtung zwischen dem Druckraum und dem Saugraum erzielt wird.
Während der Ansaugperiode d ist der Druck auf beiden Seiten der Schaufeln gleich groß; die überschüssige Fliehkraft wird erfindungsgemäß zur Beschleunigung der Schaufeln verwendet. Die Ansaugperiode ist dabei so kurz gewählt, daß die Schaufeln bei ihrer Bewegung nach außen gerade noch an der inneren Fläche des Gehäuses bzw. der Büchse 3 anliegen, ohne dabei einen unnötig großen Anpressungsdruck auszuüben. Praktisch wird sich die Ansaugperiode a höchstens über ein Viertel des Umfanges erstrecken.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Leitkurve 1g so ausgebildet, daß ihr Krümmungsradius während der Verdichtungsperiode b im Sinne der Drehrichtung ständig abnimmt. Entsprechend der Vergrößerung der Krümmung wachsen auch die Fliehkräfte der Schaufeln, so daß der Anpressungsdruck P einer Schaufel auch bei Vergrößerung des Druckunterschiedes zwischen zwei benachbarten Zellen während der Verdichtung annähernd gleichbleibt. Zugleich mit dem Krümmungsradius nimmt auch der Abstand s von der Innenfläche der Büchse 3 bis zur Achse vom Ende der Ansaugperiode a im Sinne der Drehrichtung bis zum Ende der Ausstoßperiode c ständig ab, bleibt dann während der Übergangsperiode d ungefähr gleich und nimmt während der Ansaugperiode a wieder auf den ursprünglichen Wert zu.
In Fig. 3 ist der Anpressungsdruck P' bei bekannten Umlaufverdichtern und P bei einem nach der Erfindung gebauten Verdichter als Funktion des Umfanges aufgetragen, unter der Annahme, daß die Ausstoßperiode c und die -Übergangsperiode d in beiden Fällen denselben Teil des Umfanges einnehmen. Aus dem Diagramm geht hervor, daß bei einem nach der Erfindung gebauten Verdichter während der Ansaugperiode a und während der Verdichtungsperiode b, also während des größten Teiles des Umfanges, der Anpressungsdruck ganz wesentlich kleiner und folglich auch weniger Reibungsarbeit zu leisten ist.
In Fig. q. ist der Verlauf des radialen Zwischenraumes t' bzw. t (Fig. r) zwischen Kolbentrommel und Gehäuse für die vier Perioden a', b', c', d' bzw. a, b, c, d bei einem bekannten und bei einem gemäß der Erfindung gebauten Verdichter dargestellt. Während die Kurve t' in der Mitte ihren höchsten* Punkt besitzt und zur Mitte symmetrisch verläuft, steigt die Kurve t während der Ansaugperiode a rasch an, fällt während der Verdichtungsperiode b zunächst stärker und dann weniger stark ab, um während der Ausstoßperiode c wiederum verhältnismäßig rasch auf den ursprünglichen Wert abzunehmen.
Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß infolge des großen Winkels, welchen die Verdichtungsperiode b einnimmt, nur geringe Verluste durch Rückströmen des zu verdichtenden Mittels entstehen und überdies eine wirksame Kühlung ermöglicht wird.
Selbstverständlich ist die Erfindung auch auf Umlaufverdichter anwendbar, bei welchen die Schaufeln in Schlitzen der Kolbentrommel geführt@werden, oder bei welchen die Schaufeln elastisch sind und dabei nicht gelenkig, sondern fest mit der Kolbentrommel z verbunden sind.
Infolge der konzentrischen Lage der Kolbentrommel t zum Gehäuse 3 fällt die Bearbeitung der verschiedenen Teile verhältnismäßig einfach und trotzdem genau aus.

Claims

PATrNTANSPRÜcia r-: z. Drehkolbenverdichter, insbesondere mit gelenkig mit der Kolbentrommel verbundenen Kolbenschaufeln., dadurch gekennzeichnet, daß das die äußere Begrenzung des von den Schaufeln durchlaufenen Raumes bestimmende Verdichtungsverhältnis zweier aufeinanderfolgender Zellen (i6) so gewählt ist, daß der aus der Fliehkraft einer Schaufel und dem Druckunterschied vor und hinter der Schaufel sich zusammensetzende Anpressungsdruck (P) der Schaufel an das Gehäuse ;während der Verdichtungsperiode (b) gleichbleibend oder annähernd gleichbleibend ist, um die Reibungsarbeit und die Abnutzung der Schaufeln herabzusetzen. a. Drehkolbenverdichter nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Begrenzung des von den Schaufeln durchlaufenen Raumes so geformt ist, daß der Anpressungsdruck auch während der Ansaugperiode (a) annähernd gleich dem Anpressungsdruck während der Verdichtungsperiode (b) ist, um die während der Ansaugperiode überschüssige Fliehkraft zur Beschleunigung der Schaufeln verwenden zu können. 3. Drehkolbenverdichter nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Begrenzung des von den Schaufeln durchlaufenen Raumes während der Übergangsperiode (d) vom Druck- zum Saugraum eine Kreiszylinderfläche bildet, um während dieser Periode mittels eines erhöhten Anpressungsdruckes der Schaufeln auf das Gehäuse ein Überströmen des verdichteten Mittels vom Druckraum in den Saugraum zu verhindern. q.. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugperiode (a), während welcher der radiale Zwischenraum' (t) zwischen Kolbentrommel und Gehäuse vom Kleinstwert auf den Größtwert zunimmt, sich über höchstens ein Viertel des Umfanges erstreckt. 5. Drehkolbenverdichter nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Begrenzung des von den Schaufeln durchlaufenen Raumes so geformt ist, daß der Druck der Verdichtungsperiode in den aufeinanderfolgenden Zellen nach einer arithmetischen Reihe zunimmt. 6. Drehkolbenverdichter nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der äußeren Begrenzung des von den Schaufeln durchlaufenen Raumes im Sinne der Drehrichtung während der Verdichtungsperiode (b) ständig abnimmt, um die Fliehkraft der Schaufeln mit wachsendem Druck des zu verdichtenden Mittels zu vergrößern. 7. Drehkolbenverdichter nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Begrenzung des von den Schaufeln durchlaufenen Raumes durch eine in das Gehäuse eingesetzte Büchse (a) gebildet wird, deren Achse mit der Drehachse der Kolbentrommel zusammenfällt, wobei der Abstand (S) von der Innenfläche der Büchse bis zur Achse vom Ende der Ansaugperiode (a) bis zum Ende der Ausstoßperiode (d) im Sinne der Drehrichtung ständig abnimmt und während der Ansaugperiode (a) wieder auf den ursprünglichen Wert zunimmt.