Vielzellenverdichter mit sichelförmigem Arbeitsraum und am Umfang
des Arbeitsraumes gleitend gelagerten Laufringen Vielzellenverdichter mit sichelförmigem
Arbeitsraum und Arbeitskolben aus Stahl werden wegen ihrer hohen Drehzahl und der
daraus sich hergebenden großen Fliehkräfte der Arbeitskolben mit Laufringen ,ausgerüstet,
welche in die zylindrische Bohrung des Verdichtergehäuses eingelassen sind, jedoch
nicht wie die üblichen Laufbüchsen die ganze axiale Länge dieses Gehäuses einnehmen,
sondern nur einen Teil derselben, so daß also die Arbeitskolben während des Betriebes
zum Teil auf diesen Ringen, zum Teil .auf der Gehäusewandung selbst aufliegen. Solche
Laufringe wurden so ausgeführt, daß sie an ihrem äußeren Umfang im Gehäuse nicht
auflagen und .da-durch nicht die gesamten aus den Arbeitskolben entfallenden Kräfte
aufnehmen konnten. Im' Laufe der Weiterentwicklung dieser Verdichterbauart wurden
Laufringe entwickelt, welche im Verdichtergehäuse gleitend gelagert wurden, d. h.
geführt wurden, und infolgedessen befähigt waren, auch einseitige, unausgeglichene
Kräfte aufzunehmen. Die Entstehung dieser unausgeglichenen Kräfte ist in Abb.II
schematisch dargestellt. So entstehen zunächst durch die außermittige Lage des Läufers
i im Gehäuse 2 Fliehkräfte verschiedener Größe, deren größte und kleinste mit cl
bzw. c2 schematisch dargestellt sind. Die Differenz dieser beiden Kräfte ist in
Abb.II nach hoben gerichtet. Sie ist also .einseitig und muß irgendwo in dem umlaufenden
System ihre Wider-Jage finden. Sämtliche Fliehkräfte bilden also auch mithin eine
G.esamtmittelkraft C, die etwa senkrecht nach oben gerichtet ist. Ferner werden
durch die im Verdichter zu leistende Verdichtungsarbeit die Arbeitsschieber entgegengesetzt
der Drehrichtung tangential belastet, wodurch das Einschieben der Arbeitsschieber
auf der Verdichtungsseite erschwert wird, was zu Reibungskräften führt, die in Abb.II
als y1, Y2 und Y3 zur Darstellung gebracht sind. Auch diese Kräfte sowie die Kräfte
cl, c2 setzen sich zu einer Gesamtmittelkraft R zusammen in Richtung, wie in Abb.
II ungefähr dargestellt. Während früher bei nicht gelagerten Laufringen diese Kraft
R durch die Arbeitskolben selbst auf die Gehäusewandung unmittelbar übertragen wurde,
werden bei gelagerten, d. h. geführten Laufringen diese Kräfte durch die Laufringe
selbst und ihre äußere Mantelfläche .auf die ,als Laufringlager dienende innere
Oberfläche der Laufringkammer des Gehäuses übertragen. Falls nun ein derartiger
Verdichter heiße
Fördermittel zu verdichten hat, beispielsweise
zur Verdichtung von Brüden dient, so kommt es vor, daß sich namentlich im Anfang
bei Inb.etriebnahm.e eines solchen Verdichters sehr starke Temperaturunterschiede
zwischen dein anfänglichen Betriebszustand und dem nflr malen Betriebszustand des
Verdichters @ef' geben, die zu abnormaler Verminderung des Laufringspieles im Laufringlager
und mithin zu einer Beeinträchtigung der freien Beweglichkeit der Laufringe oder
zum völligen Festklemmen führen können. Das gleiche gilt, wenn beispielsweise bei
einem zweistufigen Verdichter die Zwischenkühlung durch irgendeinen Umstand versagt,
so daß die Hochdruckstufe eines solchen Verdichters ungekühlte verdichtete Heißluft
aus der Niederdruckstufe erhält, was zur plötzlichen starken Erwärrriung der Laufringe
und bei der bekannten Ausführung zum Festfressen der Laufringe in ihrer Lagerung
führen kann. Durch das völlige Festsetzen der Laufringe wird ihre Wirkung, die Verminderung
der aus den Fliehkräften und Einschiebekräften herrührenden Reibung, unmöglich,
denn die Wirkung der Laufringe beruht in d, -r wesentlichen Herabsetzung der Gleitgeschwindigkeit
der Arbeitsschieber auf den Laufringen durch das freie Umlaufen dieser Ringe. Durch
,das Festsetzen der Laufringe gleiten also die Arbeitskolben mit ihrer vollen Fliehkraft
und Umfangsgeschwindigkeit .auf Laufringen und Gehäusewandung und rufen in kürzester
Zeit hohen Verschleiß und Heißlaufen des Verdichters hervor. Auch wenn die Laufringe
nur gehemmt sind, :ergeben sich ähnliche Wirkungen, und zwar bilden sich durch gehemmte
Laufringe sehr leicht axial gerichtete Riefen in der Gehäusewandung und in den Laufringen,
die zu Schwingungen, Leckverlusten und ähnlichen unangenehmen Erscheinungen führen.
Diese Nachteile sind also mit der bisherigen Laufringlagerung verbunden, während
die früher ausgeführten radial beweglichen Laufringe diese Nachteile nicht aufweisen,
dagegen, wie bereits eingangs erläutert, den Nachteil haben, daß sie einen Teil
der von dem umlaufenden System ,ausgehendeii Kräfte unmittelbar bei voller Umfangsgeschwindigkeit
durch die Arbeitskolbenvorderkante auf die Gehäusewandung übertragen.
Durch die Erfindung ist es nun gelungen, die Vorteile beider Laufringsystemie
miteinander zu vereinigen, ohne die Nachteile beider Systeme mit in Kauf nehmen
zu müssen,. Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß der Umfang der Lagerung
für die Laufringe .auf einen Bogen beschränkt ist, der der Größe der Gesamtmittelkraft,
die sich aus unausgeglichenen Flieh- und Reibungskräften ergibt, entsprechend bemessen
ist und die achsparallele Mitte der Lagerfläche, innerhalb des Bogens auf der Druckseite
des Ver-.dichters .zwischen 6o und igo° von der Be-'xührungslinie zwischen Kolbentrommel
und Zxlinder entfernt liegt. Es ist dies also derj1eInige Teil des Gesamtumfanges
des Laufringlagers, der zur Aufnahme der Restkraft R unbedingt erforderlich ist
und dieser Restkraft R der Richtung nach gegenüberliegt. Dadurch wird erreicht,
daß sich der Laufring in seiner Lagerung nicht wie ein sich festfressender Zapfen
klemmen kann, weil der Laufring nur an einem verhältnismäßig kleinen Teil seines
äußeren Umfanges von seinem Lager umfaßt wird. Die Folge dieser sehr starken Herabminderung
des Umfanges der Laufringlagerfläche und der Wiederherstellung der für den übrigen
Umfang des Laufringes möglichen völligen Bewegungsfreiheit wird, auch bei einem
erheblichen Anstieg der Betriebstemperatur des Laufringes gegenüber seiner Lagerflächentemperatur
oder der Temperatur des übrigen Gehäuses, eine ausreichende nachgiebige Verformung
des Laufringes sein, und zwar nach den Seiten freier Beweglichkeit hin, ohne daß
dadurch eine Änderung in den Anpressungsdrücken zwischen Laufringoberfläche und
Lagerfläche oder eine Beeinträchtigung der freien Beweglichkeit .des Laufringes
hervorgerufen wird. Der Gang eines solchen heiße Fördermittel verdichtenden Verdichters
wird also um so betriebssicherer, je mehr man die Laufringlagerung auf :einen immer
kürzeren Bogen des Laufringumfanges beschränkt. Ein übermäßig erhitzter Laufring
kann sichalso entsprechend dem Anwachsen seines Außendurchmessers um so nachgiebiger
in die Aussparung des Laufringlagers hinein ausdehnen, ohne in seiner Drehung gehemmt
zu sein, je größer diese Aussparung gehalten ist. Versuche haben ergeben, daß res
vollständig genügt, die Auflagefläche des Laufringlagers auf ein Bogenmaß zu beschränken,
welches etwa zwischen 9ö und i 9o' des Gesamtumfanges liegt und daß ein solches
sehr klein gehaltenes Laufringlager ohne weiteres imstande ist, die unausgeglichene
Restkraft R der auf den Laufring wirkenden Kräfte aufzunehmen. Die Lage der achsparallelen
Mitte dieser Lagerfläche zum Sichelraum des Verdichters ist durch die Betriebsverhältnisse,
unter dienen der Verdichter zu arbeiten hat, gegeben. Bei Verdichtern mit sehr hohen
Umfangsgeschwindigkeiten und sehr geringer Drucksteigerung überwiegt der Einfluß
der Fliehkräfte gegenüber den durch die Verdichtung gegebenen Reibungskräften der
Arbeitskolben, während dagegen bei einem Verdichter, der hohe Drücke zu überwinden
hat, bei geringen Umfangsgtschwindigkeiten
die Arbeitsschieberreibungskräfte
gegenüber den Fliehkräften überwiegen. Die Lage der achsparallelen Mitte der Lagerfläche
kann also nicht geometrisch für alle Fälle gültig bestimmt werden. Sie wird aber
bei allen Verdichterbauarten innerhalb :eins Bogens auf der Druckseite des Verdichters
liegen, zwischen 6o und I cgo`, von der Berührungslinie zwischen Kolbentrommel und
Zylinder an gerechnet.