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Drehkolbenverdichter mit Hilfsflüssigkeitskolben und mit im Gehäuse
umlaufendem Schleppzylinder, Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenverdichter mit
außermittig zu einem ihn umgebenden Schleppzylinder angeordneten Läufer und Hilfsflüssigk
eitskolhen und bezweckt eine wesentliche Herabsetzung der auf die Lagerstellen des
Schleppzylinders wirkenden Kräfte und damit ein leichteres und sicheres Anlaufen
des Verdichters durch Gewichtsentlastung des Schleppzylinders mittels des Arbeitsdruckes.
Bei bekannten Dreh'kolbenverdicht.ern, bei welchen die tinzelnen Arbeitszellen des
Läufers durch mechanische Hilfsmittel und durch eine Hilfsflüssigkeit gegeneinander
und gegenüber dem Schleppzylinder abgedichtet sind, entsteht beim Anlaufen, also
beim Beginn der Verdichtung, eine aus Dichtdrücken, Fliehkraftdrücken und Arheitsdrükken
zusammengesetzte resultierende Kraft auf den Schleppzylinder, die bei den bisherigen
Ausführungen senkrecht oder annähernd senkrecht nach unten wirkt und die, vermehrt
durch das Eigengewicht des Schleppzylinders, diesen in seinen Lagern festhält, so
daß bei diesen Maschinen immer mehr oder minder große Anfahrgeschwindigkeiten vorhanden
sind, um so mehr, als der Schleppzylinder nicht zwangsläufig, sondern nur durch
Reibung mitgenommen wird. Man hat wohl versucht, bei Kapselwerken mit Hilfsflüssigkeit
und besonderen Abdichtorganen zwischen den einzelnen Arbeitszellen diese Schwierigkeiten
,dadurch zu beheben, daß man die Gewichte der der Fliehkraft unterliegenden Abdichtorgane,
z. B. Drehklappen, Schieber, Verzahnungen u. dgl., vergrößerte, um die Reibung auf
den Schleppzylinder zu erhöhen. Der erwartete Vorteil @dieser Ausführung wird aber
aufgehoben durch die nunmehr auftretenden-Nachteile des stärkeren Verschleißes.
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Die Erfindung behebt die geschilderten Nachteile dadurch, daß die
Achse des' außermittig zum Schleppzylinder gelagerten Läufers über der Achse des
Schleppzylinders angeordnet ist. Die Erfindung besteht also in einer solchen Anordnung
des Läufers zum Arbeitszylinder und in der daraus folgenden Lage des Verdichterraumes,
daß durch den auf den Arbeitszylinder wirkenden Verdichtungsdruck die Resultierende
nahezu aller wirksamen Dicht-, Fliehkraft- und Arbeitsdrücke entgegen oder annähernd
entgegen der Schwerkraft der umlaufenden Massen gerichtet ist. Die Erfindung benutzt
also die insbesondere beim Anlaufen, aber auch im Normalbetrieb, der Maschine auftretenden
Arbeits-, Fliehkraft- und Dichtdrücke, um den Schleppzylinder anzuheben, also durch
eine weitgehende Giewichtsentlastung die auf die
Lagerstellen der
Maschine wirkenden Kräfte zu verkleinern und dadurch ein leichteres und sicheres
Anlaufen der Maschine zu gewährleisten und mechanische Anlaßvorrichtungen entbehrlich
zu machen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der .Läuferachse oberhalb rder Achse
des Arbeitszylinders ist an sich schon bekannt, aber bei diesen bekannten Ausführungen
handelt es sich bei :dem Arbeitszylinder nicht um einen Schleppzylinder, der von
den bew eglichen Zellenwänden des Läufers durch Reibung mitgenommen -wird, sondern
um einen Zylindermantel, der seinerseits von außen her zwangsläufig angetrieben
wird, so -daß hierbei eine Entlastung des Zylindermantels von untergeordneter Bedeutung
ist.
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Bei einer anderen. Ausführung von Verdichtern mit Schleppzylindern
sind keine Flüssigkeitskolben, sondern es ist ein über den größten Teil des Umfangs
geschlossener Flüssigkeitsring vorgesehen, weshalb hierbei die Anordnung der Läuferachse
oberhalb der Achse des Schleppzylinders keinerlei Entlastung des Schleppzylinders
ergibt.
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Auch bei trockenen Drehkolbenverdichtern ist es bereits bekannt, die
Achse des Läufers oberhalb der Achse des Schleppzylinders anzuordnen; aber auch
hierbei ergibt -sich nicht die gewünschte Entlastung des Schleppzylinders, da bei
trockenen Drehkolbenverdichtern die Zone größter Verdichtung gegenüber der Außermittigkeit
des innenliegenden -Läufers zum Schleppzylinder unter einem anderen Winkel liegt;
als dies bei .nassen Drehkolbenmaschinen der Fall ist.
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In den Zeichnungen sind bekannte und erfindungsgemäße Ausführungsformen
einer brehkolb,enmaschine schematisch dargestellt. ,Beider in den Ab-b. i bis 3
schematisch dargestellten Anordnung .arbeitet der Läufer B gegen einen mitumlaufenden
Schleppzylinder-D1 innerhalb eines feststehenden Gehäuses A. Die Abb. i zeigt die
bekannte und die Abb . a und 3 zwei erfindungsgemäße Ausführungen. Die Abb. 4. bis
7 zeigen Längs-und Querschnitte vorteilhafter Ausführungsformen gemäß der Erfindung.
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In .den Abb. i bis 3, in denen die durch verschieden lange Pfeile
bedeckte Fläche den Druckraum eines Verdichters darstellen soll, ist die fortschreitende
Verdichtung des angesaugten Mittels durch die Länge der Pfeile dargestellt.
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Die .aus Dicht-, Fliehkraft- und Arbeitsdrücken resultierende Kraft
P läßt sich in die KomponentenP,v und Pv zerlegen, die die Lager belasten. Bei der
bekannten Ausführung (Abb-. i) kommt zu der in senkrechter Richtung auf das Lager
wirkenden Kraft P noch das Gewicht G des mitumlaufenden Schleppzylinders D hinzu,
so daß eine in senkrechter Richtung wirkende Lagerbelastung Q - Pv +
G entsteht. Hierzu kommt noch in horizontaler Richtung die Kraft
PH. Die Gesamtlagerbelastung R ist höchst ungünstig. Durch geeignete Wahl
-des Drehpunktes des Läufers gegenüber der Achse des Schleppzylinders kann nun erreicht
werden, daß schon beim Anlaufen und in noch stärkerem Maße beim Normalbetrieb sich
die Verdichtungskräfte so auf .den Läufer und den Schleppzylinder auswirken, daß
die Lagerbelastung nahezu ganz aufgehoben wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung (Abb. z) subtrahieren sich die
Kräfte Pv und G; Pv ,wirkt also der nach unten wirkenden Schwerkraft G entgegen.
Die in senkrechter Richtung auf die Lager wirkende resultierende Kraft Q ist demnach
gleich Pv - G. Die Kraft Pv entlastet also das Lager. Die in horizontaler
Richtung auf die Lager wirkende Kraft PH bringt zwar den Nachteil einer kleinen
Vergrößerung der Gesamtbelastung R, der aber durch die einfache bauliche Gestaltung
dieser Ausführung aufgewogen wird. Die in Abb.3 dargestellte Ausführungsform vermeidet
diese Verschlechterung der Gesamtbelastung R, verlangt hierfür .aber eine ungünstigere
bauliche Ausgestaltung der Maschine, ,insofern, als hier die Achse des außermittig
zum Schleppzylinder gelagerten Läufers zur senkrechten Achse der Maschine im Drehsinne
versetzt angeordnet ist.
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Die Abb. q. bis 7 zeigen drei Ausfühl-ungsbeispiele eines umlaufenden
Verdichters mit Hilfsflüssigkeit, und zwar mit Drehklappen als Trennschieber in
den Abb. ¢ und 5, mit radial bewegten Schiebern oder Platten in der Abb.6 und mit
Innenverzahnung des mitumlaufenden Schleppzylinders in der Abb. 7. .
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Beim umlaufenden Verdichter nach Abb. ¢ und 5 läuft in einem stillstehenden
Gehäuse A mit seitlichen Deckeln a1 -und a2 ein Schleppzylinder Di mit seitlichen.
Begrenzungswänden dl und d2 in den Lagern e1 und ,e2 um. Das Zellenrad B rotiert
in den Lagern hl und b2 derselben Deckelaa und a2 und wird von der Welle b3 angetrieben.
Im ruhenden Steuerzylinder C sind die Eintrittsöffnungen cl und die Austrittsöffnungen
c2 angeordnet. Die Abdichtung der benachbarten Zellen gegeneinander und gegen den
mitumlaufenden Schleppzylinder D,erfolgt durch als DrehschiebeY b6 ausgebildete
Dichtungsorgane, die ihren Drehpunkt b7 an der benachbarten Zellenwand bs haben
und gegen die zugehörige Zellenwand b9 .in einem um diesen Drehpunkt b7 konzentrischen
Zylinderspalt b10 abdichten. ''
Beim umlaufenden Verdichter nach
Abb. 6 erfolgt die Abdichtung der benachbarten Zellen :gegeneinander und gegen den
SchleppzylinderDi durch in den Zellenwandungen.b4 radial bewegliche Schieber b5.
Beim umlaufenden Verdichter nach Abb.7 greift das ZellenradB mit den dazu besonders
ausgebildeten Zellenwänden b4 in den innen verzahnten Arbeitszylinder D1 ein. Die
Zähnezahlen von Zellenrad und Arbeitszylinder unterscheiden sich dabei um Eins.
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Die Erfindung gestattet bei Dr.ehkolbenmaschinen, bei denen durch
den Druck einer Hilfsflüssigkeit und die Anpressung mechanischer Dichtelemente,
z. B. Drehklappen, Schieb@er, Verzahnungen u. dgl., ein mitumlaufender Ring durch
Reibung mitgenommen wird, die Laufbahn des Ringes im feststehenden Gehäuse so weit
zu entlasten, daß ein leichtes und sicheres Anlaufen ohne mechanische Anlaßvorrichtung
gewährleistet ist.