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Drehkolbenverdichter mit außermittig im Gehäuse gelagerter, umlaufender
Trommel Die Erfindung betrifft einen verdichter mit außermittig im Gehäuse gelagerter,
umlaufender Trommel, mittig im Gehäuse gelagerten, untereinander starr verbundenen,
umlaufenden Verdichterflügeln und mit in der Trommel befindlichen Dichtungsstücken
an den Durchtrittsstellen der Verdichterflügel. Derart aufgebaute Verdichter erlauben
infolge der Verwendung starr miteinander verbundener, mittig gelagerter Flügel eine
bessere Einhaltung feinster Dichtungsspalträume am Innenumfang des Gehäuses, sie
erfordern jedoch eine. besonders sorgfältige Ausbildung der Abdichtungsstücke, um
den Raum zwischen Gehäuse und Kolbentrommel gegenüber dem Raum innerhalb der Kolbentrommel
sicher abzudichten. Bei einer Reihe bekannter Verdichter dieser Bauart wurden am
Kolbenmantel oder auch in einzelnen Segmenten des Kolbenmantels an den Durchtrittsstellen
der Flügel Drehnüsse angeordnet. Diese Drehnüsse bedingen jedoch eine verhältnismäßig
vergrößerte Stärke der Kolbentrommelwandung und besitzen ein Gewicht in solcher
Höhe, daß bei hohen Drehzahlen schon beachtlich starke Fliehkräfte auftreten. Bei
anderen bekannten Verdichtern wurde versucht, die Drehnüsse zu vermeiden und die
Abdichtung durch am Flügel anliegende, ballig ausgeführte Abdichtungsstücke zu bewirken.
Entweder waren zwei in- der Kolbentrommel verschiebbare, federbelastete Dichtungsstücke
vorgesehen, die mit einer balligen Kante auf der Fläche des Verdichterflügels auflagen,
oder die eine Kante des Kolbentrommelmantels wurde selbst ballig ausgeführt, während
sich auf der anderen Seite des Verdichterflügels ein ballig ausgeführtes Dichtungsstück
befand. Diese Abdichtungsausführungen erlaubten jedoch wiederum keine Flächenabdichtung
zwischen der Kolbentrommel und den einzelnen Flügeln, sondern ließen nur eine Liniendichtung
zu, die infolge der auftretenden tangentialen Schubkräfte einem frühzeitigen Verschleiß
unterlag und höheren Ansprüchen an die Zuverlässigkeit der Abdichtung nicht genügen
konnte: Bekannt ist es schließlich auch, im Mantel der Kolbentrommel eines solchen
Verdichters federbelastete Gleitstücke anzuordnen und auf diesen Gleitstücken Abdichtungsstücke
schwenkbar zu lagern, die ihrerseits mit größeren Flächenanteilen an den-Verdichterflügeln
zur
Anlage kommen. Diese .'ibdichtung vermittelt zwar in ähnlicher Weise wie die Drehnüsse
unmittelbar an den Flügeln die gewünschte Flächenabdichtung, sie hat aber ebenso
wie die Drehnüsse den Nachteil, daß eine weitere Abdichtungsfläche auf jeder Seite
des Verdichterflügels hinzukommt, nämlich die zylindrische Dichtungs- und Lagerfläche
zwischen dem Abdichtungsstück und dessen entsprechendem Lagerteil an der Kolbentrommel.
Dazu kommt weiter, daß im Falle der Anordnung der Abdichtungsstücke auf Gleitstücken
auch deren Gleitflächen in der Kolbentrommel als Abdichtungsflächen zu betrachten
sind und insgesamt durch die drei vorhandenen Abdichtungsstellen die Dichtheit beeinträchtigt
wird.
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Nach der Erfindung werden die Nachteile dieser bekannten Ausführungsformen
vermieden und eine zuverlässige Abdichtung unter Einhaltung geringster Baugröße
und Gewichte dadurch erzielt, daß die Dichtungsstücke durch nachgiebige aus Gummi
oder Federmetall hergestellte Verbindungsglieder mit der Kolbentrommel dicht verbunden
sind. Es wird hierdurch erreicht, daß auf jeder Seite des Verdichterflügels nur
eine Gleitdichtung vorhanden ist, die mit großen Flächenanteilen die Abdichtung
übernimmt, Überdies läßt sich infolge der erzielbaren geringen Baugewichte ein solcher
Verdichter auch unter stark wechselnden und stark erhöhten Drehzahlen ohne Schwierigkeiten
verwenden.
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Mit Vorteil ist die Kolbentrommel selbst aus Teilen von Gummi und
Metall bzw. Preßstoffteilen zusammengesetzt, so daß sich kleine, zwischen einer
Trommeltangente und dem Flügel auftretende Winkelveränderungen über größere Anteile
der Kolbentrommel ausgleichen. Bei dieser letztgenannten Ausführung ebenso wie auch
bei Unterteilung des Kolbentrommelmantels in einzelne Segmente ist es von Vorteil,
diese Segmente bzw. die starren Teile des Kolbentrommelmantels ein= schließlich
der Abdichtungsstücke nicht unmittelbar in Nuten in den Stirnseiten des Gehäuses
zu führen, sondern in einer Nut eines in jeder Stirnseite des Gehäuses drehbar gelagerten
Ringes. Diese Lagerung verhindert es, daß die während der Druckdauer radial belasteten
Kolbentrommelsegmente bzw. die Abdichtungsstücke ihre gleitende Reibung unter dem
erhöhten Druck ausführen. Die eigentliche Gleitfläche wird vielmehr bei Anordnung
des Ringes von diesem Drücken freigehalten, so daß eine wesentlich geringere Abnutzung
auftritt.
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Mit Vorteil lassen sich im Hinblick auf die Erreichbarkeit hoher Drehzahlen
die - Gleitstücke oder die einzelnen Teile des Kolbentrominelmantels als Blechpreßstücke,
Spritzgußteile oder auch aus Preßmasse ausführen, wodurch erheblich an Gewicht eingespart
wird.
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In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht.
Es zeigen: Fig. i die grundsätzliche Anordnung in einem Querschnitt, Fig.2 die Anordnung
von in Gummi gelagerten Dichtungsstücken, Fig. 3 eine Federverbindung zwischen Dichtungsstücken
und Kolbenmantel, Fig. q. die Anordnung der Gleitstücke in einem in Segmente unterteilten
Kolbenmantel, Fig.5 bis io verschiedene Ausführungsformen eines aus einem nachgiebigen
Werkstoff hergestellten Kolbenmantels.
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Nach Fig. i ist mittig zu einem Gehäuse i ein Kranz von Verdichterflügeln
-- gegenseitig starr auf einer Trommel 3 angeordnet. Außermittig hierzu ist in dem
Gehäuse i der Drehkolben q.- untergebracht, dessen Mantel von den einzelnen Flügeln
:2 durchdrungen wird. Aus Fig. i ist ersichtlich, daß die Flügel 2 gegenüber dem
Drehkolben d. bzw. gegenüber dessen Mantelfläche während eine, Umlaufes radiale
Verschiebungen ausführen und daß sich überdies der Winkel zwischen den Flügeln und
der Drehkolbentangente verändert. Überdies tritt je nach der Stellung des Flügelkranzes
auch eine Veränderung der Längen des Kolbenmantels zwischen den einzelnen Flügeln
ein.
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Um diese verschiedenartigen Bewegungen aufzunehmen, sind nun in den
Aussparungen des Drehkolbens q., durch die die Flügel 2 hindurchgehen, nach Abb.
2 Dichtungsstücke 5 angeordnet, die sich an die Flügelseiten anlegen und mit den
Mantelteilen des Delikolbens 4 durch nachgiebige Mittel 6, beispielsweise aus Gummi,
dicht verbunden sind. Dio Nachgiebigkeit der Gummistücke erlaubt daher die beim
Umlauf auftretende Winkelveränderung zwischen Flügel und Kolbentangente, und sie
erlaubt es ferner, die beim Umlauf auftretenden Längenveränderungen der Kolbenmantelanteile
zwischen den einzelnen Flügeln auszugleichen. Naturgemäß können die nachgiebigen
Glieder, z. B. Gummiteile, auch unmittelbar auf den Schaufeln aufliegen, wobei sie
dann selbst die Gleitbewegungen aufnehmen und die Abdichtung bewirken.
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Nach Fig.3 können die Gummiteile auch durch entsprechende Federbleche
7 ersetzt werden, die gleichfalls die Längenveränderungen ausgleichen und Winkelausschläge
erlauben. In beiden Fällen wird die Radialverschiebung der Flügel gegenüber dein
Kolben ,4 durch die Gleitflächen der Dichtungsstücke 5
ermöglicht,
wobei trotz Winkelabweichungen jeweils ganze Dichtungsflächen zur Anlage kommen.
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Nach Fig. 4 kann der Drehkolben auch aus mehreren segmentartigen Teilen
8 und 9 zusammengesetzt sein. Die Segmentteile 8 können hierbei als--gebogene Bleche
mit einem verstärkten Rand 1o ausgeführt sein, die die Verdichterschaufeln 2 umfassen.
In dem verstärkten Teil io der Segmente 8 ist dann das Dichtungsstück 5 zur Aufnahme
der Schaufeln 2, beispielsweise nach der Anordnung entsprechend Fig.2, mit Gummidichtungsstücken
6 gelagert. Die einzelnen Segmente 8, 9 sind entweder in einer außermittig zum Gehäuse
in dessen Stirnseiten angeordneten Nut oder auch in einer Nut eines in der Seitenfläche
des Gehäuses i drehbar gelagerten Ringes geführt. Diese letzte Lagerung bewirkt,
daß die während der Druckdauer auftretenden radialen Drücke keine zusätzliche Reibung
der gelagerten Teile während ihres Umlaufes am Gehäuse verursachen.
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Eine gleichartige Bewegungsfreiheit zwischen Flügeln und Kolbenmantel
kann nach Fig.s bis io auch dadurch erreicht werden, daß der Drehkolben bzw. sein
Mantel selbst aus einem nachgiebigen Werkstoff, wie z. B. einer Zusammensetzung
von Gummi- und Metallteilen bzw. Preßstoffteilen, hergestellt ist. Nach Fig. 5 und
6 kann ein aus einem Gummimantel i i bestehender Kolbenmantel mit metallischen Verstärkungen
12 versehet. sein, die ihrerseits in einer Nut 13, Abb. 5, des Gehäuses geführt
sind. In Fig. 7 und 8 ist eine gleichartige, lediglich in der Anordnung der starren
und nachgiebigen Teile i i, 12 geringfügig unterschiedliche Aufbauweise des Drehkolbens
wiedergegeben. Auch in diesem Falle übernehmen die metallischen, also starren Teile
12 die Führung des Kolbenmantels im Gehäuse; in dessen Nut 13 ist jedoch ein Ring
14 gelagert, der seinerseits die über den Kolbenmantel ii, i2 vorspringenden Teile
1s aufnimmt und den gleichen Vorteil bewirkt, wie er weiter oben hinsichtlich der
Führung der einzelnen Segmente erwähnt ist. Nach Fig. 9 und io sind nach -giebige
und starre Teile 11, 12 miteinander derart abwechselnd angeordnet, daß sie in ihrer
Gesamtheit den Mantel q. des Drehkolbens bilden. Nach Fig. 5 bis 8 dient ein metallischer
Teil zur Bildung der die Flügel 2 aufnehmenden Gleitstücke 5, so daß die eigentliche
Reibung bei der radialen Verschiebung der Schaufeln von Metallflächen aufgenommen
wird, während nach Fig. 9 und io die Ausführung auch so getroffen sein kann, daß
ähnlich wie bei Fig. 2 beschrieben, der nachgiebige Werkstoff unmittelbar die Abdichtung
übernimmt.
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Im Falle der Herstellung des Drehkolben mantels aus einer Zusammensetzung
von nachgiebigen und starren Baustoffanteilen ergibt sich der große Vorteil, daß
die metallischen Teile sich als Blechpreßstücke oder Spritzgußteile von geringem
Gewicht her stellen lassen. Naturgemäß können die starren Teile 12 nach Fig. 5 bis
io auch aus einem Kunstpreßstoff o. dgl. bestehen, der zur Aufnahme gleitender Reibung
und zur Aufnahme von Fliehkräften besonders geeignet ist.
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Die außerordentlich platzsparende Ausbildung der Dichtungen erlaubt
es, einen derart aufgebauten Verdichter auch doppeltwirkend auszubilden. So kann
ohne Schwierigkeiten sowohl der zwischen dem Gehäuse i und dem Kolbenmantel d. entstehende
Sichelraum als auch der zwischen dem Kolbenmantel q. und der die Flügel tragenden
Trommel oder Welle 3 entstehende Sichelraum, der gegenüber dem äußeren Sichelraum
um i8o' versetzt ist, als Verdichtungsraum benutzt werden. Die Ein- und Auslaßöffnungep
können sich dann in den Stirnseiten des Gehäuses i befinden, so daß der Eintritt
des zu verdichtenden Gases in die beiden Sichelräume unmittelbar in axialer Richtung
erfolgt, wobei sich die geringsten Strömungsverluste ergeben.