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Rotationskompressor Bei Rotationskompressoren mit sternförmig angeordneten
Kolbenzylindern, bei denen sich die Kolben während der Umdrehung des Zylindersteines
an einem exzentrisch zu diesem gelagerten Laufring fortbewegen und infolge der Exzentrizität
des Laufringes unter Arbeitsleistung in den Zylindern auf und ab bewegen, ist es
von Wichtigkeit, die Reibung des Laufringes gegenüber den Kolben auf das äußerste
Maß herabzusetzen. Man hat zu diesem Zweck schon den Laufring drehbar gestaltet,
so daß er infolge des Fliehkraftdruckes der Kolben mitgenommen wird, wodurch die
Reibung zwischen Kolben und Laufring herabgesetzt wird. In Ausgestaltung dieser
Anordnung wurde der bewegliche Laufring auch schon an seiner äußeren Lauffläche
in Kugeln gelagert, und an den äußeren Enden der Kolben wurden Laufrollen angebracht.
Beim Anlassen der Maschine laufen die Rollen innerhalb des Ringes, ohne diesen zunächst
mitzunehmen. Erst allmählich, wenn die Umdrehungszahl des Zylindersternes steigt,
beginnt der Ring sich mitzudrehen, da infolge der Erhöhung ,des Fliehkraftdruckes
der Laufrollen auf den Laufring die Reibung zwischen diesem und den Laufrollen erhöht
wird. Wenn schließlich die volle Umdrehungszahl des Zylindersternes erreicht ist,
wird der Fliehkraftdruck der Laufrollen auf den Laufring so groß, daß dieser mit
der gleichen Geschwindigkeit mitgenommen .wird, wie sich der Zylinderstern dreht.
Die Laufrollen und der Laufring wirken dann wie eine Fliehkraftkuppelung.
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Diese Arbeitsweise hat sich als sehr zweckmäßig erwiesen, namentlich
dann, wenn der Kompressor direkt mit einem Elektromotor gekuppelt wird. Dieser braucht
nunmehr während seiner Anlaufzeit hauptsächlich nur den auf seiner Achse sitzenden
Zylinderstern mitzunehmen, ohne daß der Kompressor bereits wesentliche Arbeit leistet.
Erst wenn der Motor die volle Tourenzahl erreicht hat, tritt Verkuppelung zwischen
Kolben und Laufring ein, und erst dann beginnt die eigentliche Arbeit des Kompressors.
Diese Arbeitsweise erleichtert den Anlauf der Maschine und schützt den Motor gegen
Überlastung.
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Notwendig bei dieser Arbeitsweise ist aber, daß die Reibung zwischen
den Laufrollen und dem Laufring so gering wie möglich gehalten wird. Bei der Benutzung
von Laufrollen ist indessen die Erfüllung dieser Forderung mit'Schwierigkeiten verknüpft,
da die Rollen mit Zapfen in den Kolben gelagert werden müssen. Wegen der großen
Geschwindigkeit, mit der sich der Zylinderstern dreht, und wegen des verhältnismäßig
kleinen Durchmessers der Laufrollen drehen diese sich in ihren Lagern mit außerordentlich
großer Geschwindigkeit. Die Folge. davon
ist, daß ihre Zapfen gut
geschmiert werden müssen, weil sonst die Reibung zwischen dem Kolben und dem Laufring,
die durch Anbringung der Rallen verkleinert werden soll, im Gegenteil vergrößert
wird. Eine solche richtige Schmierung der Zapfen ist aber wegen ihrer geringen Abmessung
und ihrer Unzulänglichkeit nicht möglich, und daher wird der mit dieser Einrichtung
angestrebte Zweck nicht erreicht.
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Gemäß vorliegender Erfindung sollen diese Rollen durch Kugeln ersetzt
werden, so daß sowohl die äußere wie die innere Lauffläche des beweglichen Laufringes
in Kugeln gelagert ist.
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Man hat zwar schon bei Rotationskompressoren mit beweglichem äußeren
Laufring die Kolbenenden gelegentlich mit Laufkugeln versehen, aber. niemals in
Verbindung mit einer Kugellagerung der äußeren Lauffläche des Laufringes. Die Reibung
des Laufringes an seiner äußeren Lauffläche wurde dann so groß, daß es schwierig
war, die Verkuppelung zwischen den Kugeln der Kolben und dem Laufring herbeizuführen.
Man mußte die Maschine mit einer viel zu hohen Tourenzahl laufen lassen, um die
Zentrifugalkraft so zu steigern, daß der-Preßdruck der Kolben am Laufring die Reibung
zwischen dem Laufring und seiner Lagerung völlig überwand, und so. Verkuppelung
zwischen Kolben und Laufring ermöglichte. In betriebstechnisch brauchbarer Weise
kann dieses Ziel nur erreicht werden durch die erfindungsgemäße Anordnung der Kugellagerung
der beiderseitigen Laufflächen des Laufringes. In Ausgestaltung dieser Anordnung
ist das äußere Ende der Kolben als Kugelkäfig ausgebildet, in dem eine Kugel gelagert
ist. Da die Kugel. die Lauffläche nur in einem Punkt berührt, wird schon hierdurch
die Reibung an dem Laufring auf einen geringen Betrag herabgesetzt. Außerdem fällt
die Zapfenlagerung fort, und es besteht die Möglichkeit einer ausgezeichneten Schmierung,
sowohl der Kugel an ihren Lagerflächen als auch an ihrem Berührungspunkt mit dem
Laufring. Um dies zu erreichen, ist in dem Kolben ein Hohlraum vorgesehen, der mit
dem Schmiermittel, z. B. mit einer Starrschmiere, gefüllt ist. Oben schließt die
Kugel selbst diesen Hohlraum ab, so daß sie in ständiger Berührung mit dem Schmiermittel
ist. Durch die Schleuderwirkung, unter der der Kolben steht, wird das Schmiermittel
ständig gegen die Kugel gepreßt, und diese nimmt bei ihrer Drehung immer eine kleine
Menge von dem Schmiermittel auf, um diese sowohl an-ihre Lagerfläche als auch an
den Laufring abzugeben. Dadurch wird die Kugel an ihrer Lagerung und auch an ihrer
Berührungsstelle mit dem Laufring aufs beste geschmiert und die Reibung auf ein
Minimum vermindert. Beim Anlassen des Motors nimmt die Motorwelle also lediglich
den Zylinderstern rnit, wobei sich die Kugel fast ohne Reibung in dem Laufring fortbewegt,
ohne diesen mitzunehmen. -Erst wenn die normale Umlaufzahl des Motors erreicht ist,
wird der Fliehkraftdruck der Kugel auf den Laufring so groß, daß gewissermaßen eine
Verkuppelung des Zylindersternes mit dem Laufring stattfindet, so daß sich dieser
mit der gleichen Geschwindigkeit dreht wie der Zylinderstern. Der Kompressor arbeitet
dann mit voller Kraft.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig: r zeigt die Vorderansicht der Anordnung des Zylindersternes in
dem Laufring, und Fig.2 ist ein Schnitt durch den Laufring und das obere Ende des
Kolbens.
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a ist der Zylinderstern, der aus drei Zylindern b besteht. Er sitzt
fest auf der Antriebswelle b1, die gleichzeitig die Welle eines Elektromotors ist,
der auf der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Kolben sind mit c bezeichnet. Sie
stehen durch Kugeln d mit einem Laufring e in Berührung, der exzentrisch zu dem
Mittelpunkt des Zylindersternes a. angeordnet ist. Der Mittelpunkt des Laufringes
e befindet sich bei f. Der Laufringe ist durch Kugeln g in Berührung mit dem Außenkranz
lt, der durch Schrauben i an dem Maschinengehäuse k festgehalten wird. Ein
Haltring 1, der seitlich in dem Zwischenraum zwischen dem Laufring e und dem Außenkranz
lt angeführt ist, hält den Laufring e mit den Kugeln g in seiner Stellung.
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Durch die Drehung des Zylindersternes d um seine Achse werden die
Kolben c unter der Wirkung des Fliehkraftdruckes in Verbindung mit der exzentrischen
Lagerung des Laufringes in den Zylindern b auf und ab bewegt, wobei sie im Inneren
der#Zvlinder die Kompressionsarbeit leisten. Bevor die volle Umlaufzahl des Zylindersternes
d erreicht ist, laufen die Kugeln d an der Innenfläche des Laufringes e entlang,
ohne diesen mitzunehmen. Mit dein' Anwachsen der Umlaufzahl erhöht sich aber der
Druck der Kugeln d auf den Laufring e, und dieser setzt sich allmählich auch in
Bewegung. Ist die volle Umlaufzahl des Zylindersternes a erreicht, dann werden die
Kugeln d mit so großer Kraft gegen den Laufring gedrückt, daß dieser nun mit der
gleichen Geschwindigkeit umläuft wie der Zylinderstern. Dieser ist dann mit dem
Laufring e fest verkuppelt. Der Laufring e rollt nun auf den Kugeln g, die ihrerseits
wiederum innerhalb des Außenkranzes h fortrollen. Da sich hierbei die Berührungspunkte
der
Kugeln g mit ihrer Laufbahn wegen der exzentrischen Lagerung dieser letzteren dem
Mittelpunkt des Drehsternes a ständig nähern und wieder entfernen, wird die Hinundherbewegung
der Kolben innerhalb der Zylinder bewirkt und dadurch die Kompressionsarbeit geleistet.
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Die Kolben c sind ausgebohrt und die Kugeln d decken diese Bohrungen
ab. Sie werden durch eine Art Überwurfmutter m an dieser Stelle gehalten. Die Bohrungen
der Kolben sind mit einem Schmiermittel gefüllt, das infolge der Zentrifugalkraft
bei der Drehung des Zylindersternes gegen die Kugeln d gepreßt wird, so daß diese
ständig mit einem Überzug des Schmiermittels versehen werden, den sie an ihre Lagerstellen
bzw. an ihre Berührungspunkte mit dem Laufring abgeben.