DE7414071U

DE7414071U - ROTARY PISTON COMPRESSORS FOR GAS MEDIA

Info

Publication number: DE7414071U
Application number: DE19747414071
Authority: DE
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier System GmbH
Priority date: 1974-04-23
Filing date: 1974-04-23
Publication date: 1975-12-18

Description

{**-■ ■- DORNIER SYSTEM GMBH
Friedrichshafen {** - ■ ■ - DORNIER SYSTEM GMBH
Friedrichshafen

! S 198! P. 198

! Rotationskolbenverdichter fUr gasförmige Medien! Rotary piston compressor for gaseous media

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenverdichter TUr gasförmige Medien, bei welchem das Kolbenprofil durch eine Trochoide, vorzugsweise Epitrochoide, bestimmt ist und das Gehäuseprofil nach der äußeren Hüllkurve der Trochoide verläuft und zwischen Kolben und \ Gehäuse mehrere Kammern vorhanden sind.The invention relates to a rotary piston compressor TUr gaseous media, in which the piston profile is determined by a trochoid, preferably epitrochoid, and the housing profile runs according to the outer envelope of the trochoid and between the piston and \ Housing several chambers are available.

' Es ist eine Rotationskolbenmaschine zur Förderung flüssiger'It is a rotary piston machine for pumping liquids

oder gasförmiger Medien bekannt (DT-OS 1 551 123), bei welcher das Kolbenprofil durch eine Trochoide, vorzugsweise Epitrochoide, bestimmt ist und dementsprechend das Gehäuseprofil nach der äußeren Hüllkurve der Trochoide verläuft* Hierbei erfolgt die Ansaugung der Medien durch Steueröffnungen, die in der Kolbenumfangsfläche angeordnet und Über Ansaugkanäle mit Ansaugöffnungen verbunden sind, die in einer Kolben-or gaseous media known (DT-OS 1 551 123), in which the Piston profile is determined by a trochoid, preferably epitrochoid, and accordingly the housing profile according to the outer envelope curve the trochoid runs * Here the suction of the media takes place through control openings, which are arranged in the piston circumferential surface and over Intake channels are connected to intake ports, which are in a piston

' stirnfläche liegen und Anschluß an einen gemeinsamen, die Exzenterwelle'Face and connection to a common, the eccentric shaft

umgebenden Sammelraum haben.have surrounding collecting space.

Weiter ist ein zwei- oder mehrstufiger Drehkolbenverdichter mit exzentrisch ineinander angeordneten und miteinander verzahnten Dreh- { kolben bekannt (DT-OS 1 628215), wobei die angetriebenen äußeren Drehkolben mehrere höhere Druckstufen gegenüber dem äußeren Drehkolben der ersten Druckstufe in axialer Richtung versetzt sind.Further, a two- or multi-stage rotary compressor having an eccentrically arranged inside one another and interlocking rotary {is butt known (DT-OS 1 628 215), wherein the driven outer rotary piston are offset more higher pressure levels relative to the outer rotary piston the first pressure stage in the axial direction.

Ferner ist ein nach dem gleichen Prinzip arbeitender mehrstufiger Drehkolbenverdichter aus der DT-OS 2 005 566 bekannt, wobei ein Verdichtergehäuse in eine Anzahl Zylinder unterteilt ist und ein Drehkolben inFurthermore, a multistage rotary lobe compressor operating on the same principle is known from DT-OS 2 005 566, with a compressor housing is divided into a number of cylinders and a rotary piston in

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jedem der Zylinder so angeordnet ist, daß beim Drehen eine Verdichtung erzielbar ist.each of the cylinders is arranged so that when rotating, a compression is achievable.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen mehrstufigen Rotationskolbenverdichter für gasförmige Medien zu schaffen, der kompakt ist und wenig drehende Teile aufweist.The object of the invention is to provide a multistage rotary piston compressor for gaseous media that is compact and has few rotating parts.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nur ein Rotationskolben vorhanden ist und die im Verdichtergehäuse angeordneten Kammern mittels Leitungen miteinander verbunden sind und unterschiedliche Druckstufen bilden. Im Verdichtergehäuse sind mindestens drei Kammern angeordnet, von denen zwei als erste Druckstufe arbeiten, während die dritte Kammer als zweite Druckstufe verwendet wird.This object is achieved in that only one Rotary piston is present and the chambers arranged in the compressor housing are connected to one another by means of lines and are different Form pressure levels. At least three chambers are arranged in the compressor housing, two of which work as the first pressure stage, while the third chamber is used as the second pressure stage.

Bei Trochoidenpumpen mit zahlreichen Kammern können diese erfindungsgemäß mittels Leitungen so verbunden werden, daß eine Niederdruckstufe, eine Mitteldruckstufe und eine Hochdruckstufe entsteht.In the case of trochoid pumps with numerous chambers, these can according to the invention be connected by means of lines in such a way that a low pressure stage, a medium pressure stage and a high pressure stage are created.

Erfindungsgemäß ist es weiter vorteilhaft, wenn zwischen Kammern unterschiedlicher Druckstufe Windkessel vorgesehen sind. Hierdurch wird die Ungleichförmigkeit des Förderstroms ausgeglichen. Zwischen den einzelnen Druckstufen sind Zwischenkühler angeordnet. Diese Zwischenkühler, die die Eintrittstemperatur der höheren Stufe auf die Ansaugtemperatur der vorausgegangenen Stufe senken, können mit den o. a. Windkesseln kombiniert sein-.According to the invention, it is also advantageous if air tanks are provided between chambers of different pressure levels. This will compensates for the irregularity of the flow rate. Intercoolers are arranged between the individual pressure stages. These intercoolers, which lower the inlet temperature of the higher stage to the intake temperature of the previous stage, can with the o. a. Combined air chambers be-.

Bei einer weiteren vorteilhaften AusfUhrungsform der Erfindung sind die Leitungen zwischen Kammern unterschiedlicher Druckstufe anzapfbar. Hierdurch kann komprimiertes Gas bei einem bestimmten Stufendruck entnommen werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the lines between chambers of different pressure levels can be tapped. This allows compressed gas to be withdrawn at a certain stage pressure.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigen:Further advantages, features and possible uses of the invention result from the figures, which are described below. Show it:

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Fig. 1 die prinzipielle Darstellung eines Pumpaggregcts, bestehend aus einem Elektromotor und einer angeflanschten Trochoidenpurape,
Fig. 2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Drehkolbenverdichters mit drei Kammern,1 shows the basic representation of a pump unit, consisting of an electric motor and a flanged trochoid purape,
2 shows a sectional view of a rotary piston compressor according to the invention with three chambers,

Fig. 3 die Schaltung des Verdichters von Fig. 2 als mehrstufigen Verdichter, 3 shows the circuit of the compressor from FIG. 2 as a multi-stage compressor,

Fig. 4 eine Trochoidenpumpe fUr gasförmige Medien mit sieben Kammern, Fig. 5 die Schaltung der Trochoidenpumpe von Fig. 4 zu einem drei-stufigen Verdichter und die Anordnung von Zwischenkühlern und Windkesseln, und
Fig. 6 die Schaltung eines umschaltbaren zweistufen Verdichters.4 shows a trochoid pump for gaseous media with seven chambers, FIG. 5 shows the circuit of the trochoid pump from FIG. 4 to form a three-stage compressor and the arrangement of intercoolers and air tanks, and
6 shows the circuit of a switchable two-stage compressor.

Fig. 1 zeigt ein Pumpenaggregat 2, das aus einer Antriebsmaschine und einem Rotationskolbenverdichter 6 besteht. Der Rotationskolbenverdichter 6 ist mit seiner Antriebswelle 8 direkt an die Antriebswelle 10 des Elektromotors 4 angeflanscht. Die Antriebswelle 8 ragt mit einem Wellenstummel 12 durch den Rotationskolbenverdichter 6 hindurch und treibt hier eine Pumpe 14 fUr die Wasserkühlung des Verdichters 6. In gleicher Weise kann anstelle der Kühlwasserpumpe 14 auch ein Kuhlgebläse zur Luftkühlung des Rotationskolbenverdichters angeordnet sein.1 shows a pump unit 2, which consists of a drive machine and a rotary piston compressor 6. The rotary piston compressor 6 is flange-mounted with its drive shaft 8 directly to the drive shaft 10 of the electric motor 4. The drive shaft 8 protrudes with a shaft stub 12 through the rotary piston compressor 6 and here drives a pump 14 for the water cooling of the compressor 6. In the same way, instead of the cooling water pump 14, a cooling fan can also be arranged for air cooling of the rotary piston compressor.

Rotationskolbenverdichter ό kann nach dem System der Epitrochoide mit äußerer Hüllkurve aufgebaut sein. Beispiele für Bau und Anordnung von Trochoidenpumpen für flussige Medien sind in "Pumpenatlas" Teil 1 (Verlag Georg Thum, Ludwigsburg, 1966) auf Seite 153 gegeben.Rotary piston compressor ό can be based on the epitrochoid system be constructed with an outer envelope. Examples of the construction and arrangement of trochoid pumps for liquid media are given in "Pump Atlas" Part 1 (Verlag Georg Thum, Ludwigsburg, 1966) on page 153.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Dreikammar-Rotationskolbenverdichter in Einscheibenbauweise. Der Rotationskolben 16 dreht sich in einem Gehäuse 18. An den Trennstellen zwischen den Kammern 20, 22, 24 sind Dichtungen 26 angeordnet. Wird nun ein innenliegendes Ritzel 28 in Pfeilrichtung gedreht, so wird der mit einem Innenzahnrad 30 ver-Fig. 2 shows a cross section through a three-chamber rotary piston compressor in single-pane construction. The rotary piston 16 rotates in a housing 18. At the separation points between the chambers 20, 22, 24 seals 26 are arranged. Now becomes an internal pinion 28 is rotated in the direction of the arrow, the gear is connected to an internal gear 30

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sehene Rotationskolben 16 bewegt, wodurch nacheinander in den Kammern 20, 22, 24 befindliche Ladungen verdrängt werden. Bei 32, 34, 36 befinden sich Einlaßventile zum Füllen der Kammern, während bei 38, 40, 42 Auslaßventile angeordnet sind. Der Ein- und Auslaß für die Kammern 20, 22, 24 kann auch Über Steuerschlitze erfolgen oder durch eine Kombination von Steuerschlitzen und Ventilen.see rotary piston 16 moves, thereby successively in the chambers 20, 22, 24 charges are displaced. Located at 32, 34, 36 inlet valves for filling the chambers, while at 38, 40, 42 Exhaust valves are arranged. The inlet and outlet for the chambers 20, 22, 24 can also be done via control slots or a combination of control slots and valves.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung eines Rotationskolbenverdichters in Einscheibenbauweise als mehrstufigen Verdichter. Hierbei bilden die Kammern 22, 24 eine Niedrdruckstufe. Sie sind parallel geschaltet, sowohl auf der Ein- als auch auf der Austrittsseite. Zum Austritt des verdichteten gasförmigen Mediums sind die Druckleitungen 48, 50 vorgesehen, die in eine gemeinsame Druckleitung 52 münden. Die Druckleitung 52 fuhrt Über einen Zwischenkühler 54, der als Windkessel ausgebildet ist, zur Kammer 20, die im Ausfuhrungsbeispiel die zweite Druckstufe darstellt. In der Kammer 20 wird das gasförmige Medium erneut verdichtet und schließlich Über eine Druckleitung 56 dem Verbraucher zugeführt, wobei noch ein Nachkühler 55 angeordnet werden kann.3 shows the circuit according to the invention of a rotary piston compressor in single-disk construction as a multi-stage compressor. Here, the chambers 22, 24 form a low-pressure stage. They are connected in parallel, both on the entry and on the exit side. To the The compressed gaseous medium exits through the pressure lines 48, 50 are provided, which open into a common pressure line 52. The pressure line 52 leads over an intercooler 54, which is designed as an air vessel is, to the chamber 20, which represents the second pressure stage in the exemplary embodiment. In the chamber 20, the gaseous medium is compressed again and finally fed to the consumer via a pressure line 56, an aftercooler 55 can also be arranged.

Um den pulsierend in den Kammern 22, 24 anfallenden Förderstrom der niederen Druckstufe auszugleichen, und um für die Kammer 20 der höheren Druckstufe eine gleichmäßige Ansaugung zu ermöglichen, wird der Windkessel 54 so groß ausgelegt, daß ein gleichmäßiger Betrieb möglich ist. Der Windkessel 54 ist ferner mit einer Kuhleinrichtung versehen, so daß eine Zwischenkühlung des gasförmigen Mediums möglich ist. Am Ende der Druckleitung 56 kann sich wieder ein Windkessel mit einem EndkUhler 55 befinden.To the pulsating flow in the chambers 22, 24 to compensate for the lower pressure level, and in order to allow a uniform suction for the chamber 20 of the higher pressure level, the Air chamber 54 designed so large that smooth operation is possible. The air chamber 54 is also provided with a cooling device, so that intermediate cooling of the gaseous medium is possible. At the At the end of the pressure line 56 there can again be an air chamber with an end cooler 55.

Fig. 4 zeigt einen Rotationskolbenverdichter 6 in Einscheibenbauweise mit sieben Kammern. Erfindungsgemäß wird dieser Rotationskol benverdichter mittels Leitungen zwischen den Kammern nun so geschaltet, daß fUr die erste Stufe vier Kammern und fUr die zweite Stufe drei Kammern oder aber fUr die erste Stufe fUnf Kammern und die zweite StufeFig. 4 shows a rotary piston compressor 6 in single-disc construction with seven chambers. According to the invention, this rotary piston compressor is now switched by means of lines between the chambers so that that for the first stage four chambers and for the second stage three chambers or for the first stage five chambers and the second stage

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eine Kammer und schließlich fUr die erste Stufe vier Kammern, für die zweite Stufe zwei Kommern und für die dritte Stufe eine Kammer zur Verfugung steht. Die sieben Krimmern sind mit den Bezugszeichen 19 bis bezeichnet. Beispielsweise bilden die Kammern 19, 20, 21, 22 die Niederdruckstufe, während die Kammern 23, 24 die Mitteldruckstufe und die Kammer 25 die Hochdruckstufe bildet. Zwischen den einzelnen Druckstufen sind wieder Zwischenkühler und Windkessel 54 vorgesehen.one chamber and finally four chambers for the first stage, two chambers for the second stage and one chamber for the third stage. The seven crimmers are denoted by the reference numerals 19 to. For example, the chambers 19, 20, 21, 22 form the low-pressure stage, while the chambers 23, 24 form the medium-pressure stage and the chamber 25 forms the high-pressure stage. Between the individual pressure stages, an intercooler and air chamber 54 are again provided.

Fig. 6 zeigt mit Hilfe eines unsymmetrischen Vierwegeventils den Aufbau eines von Niederdruck auf Hochdruckbetrieb umschaltbaren zweistufigen Verdichters. Bekanntlich können Vierwegeventile auch durch zwei Dreiwegeventile ersetzt werden. Die Kammern 20, 22 bilden in der Fig. dargestellten Stellung des Wegeventils 58 zusammen mit Kammer 24 drei parallel geschaltete Stufen. In der gestrichelt gezeichneten Stellung des Wegeventils 58 bilden die Kammern 20, 22 die Niederdruckstufe und die Kammer 24 die Hochdruckstufe. Ein Zwischen- bzw. Nachkühler 54 ist in Fig. 6 dargestellt.6 shows, with the aid of an asymmetrical four-way valve, the structure of a two-stage operation that can be switched from low pressure to high pressure operation Compressor. As is known, four-way valves can also be replaced by two three-way valves. The chambers 20, 22 form in FIG. Position of the directional valve 58 shown together with chamber 24 three stages connected in parallel. In the position shown in dashed lines of the directional control valve 58, the chambers 20, 22 form the low-pressure stage and the chamber 24 the high pressure stage. An intermediate or aftercooler 54 is shown in FIG. 6.

Die Umschaltung von Niederdruck auf Hochdruck ist nur bei durch Steuerschlitze gesteuerten Verdichtern möglich, da Ventilfedern nur für einen Öffnungsdruck ausgelegt werden können.Switching from low pressure to high pressure is only possible with compressors controlled by control slots, as valve springs are only for an opening pressure can be designed.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich - wie bei Dampfturbinen üblich zwischen den Stufen einen Teilstrom des Fördermedium* abzuführen bzw. einen Teilstrom nur der höheren Verdichterstufe zuzuführen.According to the invention it is also possible - as is usual with steam turbines between discharge a partial flow of the pumped medium * from the stages or feed a partial flow only to the higher compressor stage.

2.4.1974
PaL/ro2.4.1974
PaL / ro

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Claims

■ Patent claims:

1. Rotary piston compressor for gaseous media, in which the Piston profile determined by a trochoid, preferably an epitrochoid and the housing profile according to the outer envelope of the Trochoid dissolves and several chambers between the piston and the housing are present, characterized in that the individual chambers (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25) are connected to one another by means of lines (48, 50) are connected and form different pressure levels.

2. Rotary piston compressor in single-disc design according to claim 1, characterized in that air tanks (54) of different pressure levels are provided between the chambers (19 to 25).

3. Rotary piston compressor in single-disc design according to claim 2, characterized in that chambers of the first, second and third pressure stages are formed between the rotary piston (16) and the housing (18).

4. Rotary piston compressor in single-disc design according to claim 3, characterized in that the lines (48, 50) between chambers different pressure levels are coolable.

5. Single-disc rotary piston compressor according to claims 1 to 4, characterized in that the air tanks (54) can be tapped between chambers of different pressure levels.

2.4.1974
PaL / ro

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