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Drehkolbenverdichter mit wenigstens zwei zylindrischen Drehkolben
Es sind Drehkolbenv erdichten bekannt, bei denen zwei oder mehr zylindrische Drehkolben
vorhanden sind, von denen wenigstens einer eine im wesentlichen konvexe und der
oder die anderen eine im wesentlichen konkave Verzahnung besitzt und die zwischen
den Flanken der Schraubenzähne und den die Drehkolben umschließenden zylindrischen
Gehäusewandungen abgeschlossene Verdichtungskammern bilden, deren Rauminhalt sich
beim Umlauf der Drehkolben verkleinert und durch welche die zu verdichtende Luft
in axialer Richtung hindurchgeht.
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Die Erfindung betrifft eine besondere Ausbildung der Ein- und Auslaßkanäle
bzw. Ouer schnitte, denen, zumal wenn der Drehkolbenverdichter mit hohen Geschwindigkeiten
umläuft, besondere Sorgfalt zugewendet werden muß. Insbesondere ist es wichtig,
daß der Auslaß in dem Augenblick, in welchem die gewünschte Verdichtung erreicht
ist, mit möglichst großem Querschnitt schnell öffnet, um Verlustspitzen im Verdichtungsdiagramm
zu vermeiden. Diese Verlustspitzen werden gemäß der Erfindung dadurch beseitigt,
daß die Öffnung des Auslasses sowohl in radialer als auch in axialer Richtung erfolgt,
so daß durch die zweidimensionale Öffnung des Austrittsquerschnittes ein großer
Ouerschnitt augenblicklich geöffnet wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in den Zeichnungen dargestellt.
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Es zeigen: Fig. i einen Längsschnitt durch den Verdichter entsprechend
der Linie I-11 der Fig.3, Fig. 2 einen senkrecht zu der Drehkolbenachse verlaufenden
Querschnitt des in Fig. i dargestellten Verdichters im verkleinerten Maßstabe, Fig.
3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. i, Fig. 4 einen Schnitt nach der
Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3.-In einem
Außengehäuse i, . dessen Querschnitt aus Fig.2 ersichtlich ist, sind zwei mit Schraubenverzahnung
ausgestatteteDrehkolben 2 und 3 angeordnet. Die Profilierung der Schraubenverzahnung
ist aus Fig.2 ersichtlich. Die Drehkolben sind in den Stirnseiten des Gehäuses in
Lagern 4 drehbar gelagert und stehen miteinander durch die auf ihren Enden aufgesetzten
Zahnräder 5 und 6 in zwangsläufiger Verbindung. Der Einlaß der zu verdichtenden
Luft erfolgt auf der linken Seite durch einen Einlaßstutzen 7. Der Auslaß erfolgt
auf der rechten Seite in der noch näher zu beschreibenden Weise. Die Luft wird auf
ihrem Wege vom Einlaß zum
Auslaß zwischen den Zahnflanken der Drehkolben
-und dem sie einschließenden Gehäuse verdichtet und der Auslaß beginnt, sobald die
gewünschte Verdichtung erreicht ist.
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In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel, in welchem die Schraubensteigung
eine gleichbleibende ist und die wirksame Drehkolbenlänge überschreitet, ist auf
der Auslaßstirnseite eine Abdeckung 8 vorgesehen (vgl. auch die Fig.3 bis 5). In
dieser Abdeckung ist eine Aussparung io vorgesehen, deren äußere Begrenzungslinie
9, soweit sie auf der Stirnseite des Drehkolbens verläuft, in Fig.3 durch Doppelschraffur
angedeutet ist. Diese Öffnung io bedingt den Auslaß der verdichteten Gase in axialer
Richtung. Der Auslaßstutzen i i hat die aus den Fig. 3 und q. ersichtliche Form,
aus der sich ergibt, daß die Drehkolben an ihrem rechten, in das Innere des Stutzens
i i teilweise hineinragenden Ende 2' in radialer Richtung, also am äußeren Umfang,
teilweise freiliegen. Durch diese Anordnung der Drehkolben und die Ausbildung des
Auslasses wird erreicht, daß die zwischen den Zahnflanken und den äußeren Gehäusewandungen
gebildeten Verdichtungsräume nach Beendigung der Verdichtung sowohl in radialer
Richtung als auch in axialer Richtung schnell geöffnet werden. Da praktisch die
Öffnung in radialer wie auch in axialer Richtung gleichzeitig erfolgt, wird dem
verdichteten Gas nach Erreichung der gewünschten Richtung schnellstens ein sehr
großer Querschnitt eröffnet, da im Ausströmungsbereich der Auslaß sowohl in radialer
als auch in axialer Richtung offensteht, so daß das verdichtete Gas praktisch ungedrosselt
mit großer Geschwindigkeit in die Druckleitung übertreten kann. Dem durch die Erfindung
angestrebten Zweck der Vermeidung von Verlustspitzen im Verdichtungsdiagramm wird
also einwandfrei entsprochen.
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Betrachtet man nun einen bestimmten von zwei aufeinanderfolgenden
Gängen einer Schraube, den angrenzenden Teilen der anderen Schraube und dem Gehäuse
eingeschlossenen Raum, so wandert dieser Raum infolge der Drehung der Läufer in
axialer Richtung von der Saugseite nach der Druckseite hin, ohne daß sich zunächst
der Inhalt des Raumes und der Druck des darin eingeschlossenen Mittels ändern. Sobald
sich aber dieser Raum so weit nach der Druckseite hin verschoben hat, bis der vorderste
Teil des Raumes das Ende der Schraubenräder erreicht hat, so beginnt sich der Inhalt
des Raumes zu verkleinern, weil die Ausströmseite durch die Gehäuseteile $ verschlossen
ist. Die hinteren, durch die Schraubenprofile gebildeten Begrenzungswände des Raumes
wandern weiter in axialer Richtung gegen die Druckseite hin. Der Raum wird daher
fortwährend kleiner. Entsprechend der Raumverminderung wird die darin eingeschlossene
Luftmenge verdichtet, und zwar so lange, bis eine Kante eines den Raum begrenzenden
Profiles den Punkt x bzw. y (Fig. 3) erreicht. Von diesem Augenblick
an kann das verdichtete Mittel in den Auslaßstutzen i i strömen, und zwar infolge
seiner oben beschriebenen Form und Anordnung sowohl in axialer als auch in radialer
Richtung austreten.
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Aus dem eben geschilderten Vorgang bei der Verdichtung folgt, daß
das Mittel auf einen um so größeren Druck verdichtet werden muß, je näher die Punkte
x und y aneinanderliegen, und auf einen um so niedrigeren Druck, je weiter sie voneinander
entfernt sind, weil im ersteren Falle der immer kleiner werdende Raum später und
im letzteren Falle früher nach der Druckseite hin geöffnet wird. Dies kann in folgender
Weise zur Änderung des Verdichtungsenddruckes unter sonst gleichen Verhältnissen
ausgenutzt werden. Aus der Darstellung in Fig.3 ist ersichtlich, däß der zwischen
den Punkten x und y liegende freie Umfang durch Herausziehen der Schieber i2 und
13 vergrößert werden kann, und zwar derart, daß der freie Umfang vom Punkte
x' bis zum Punkte y'
reicht. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, besitzt
der Schieber 13 eine mit Gewinde versehene Bohrung, so daß er durch Drehung der
Spindel 1q., die in einem aus zwei Teilen 15 und 16 bestehenden Lager drehbar, aber
nicht in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist, geöffnet bzw. geschlossen werden
kann. Der Schieber i2 ist in ähnlicher Weise durch Drehung einer in einem Lager
17, 18 gelagerten Spindel i9 verschiebbar angebracht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind zwei keilförmige Einsatzstücke 2o und 21 gezeigt, welche dann in der dargestellten
Weise eingesetzt werden, wenn die Schieber 12 und 13 sich in geschlossener Stellung
befinden und welche dem verdichteten Mittel eine wirbelfreie Abgtrömung ermöglichen.
Diese Einsatzstücke werden durch Schrauben 22 und 23 in ihrer Lage gehalten.