DE832931C

DE832931C - Drehkolbenkompressor

Info

Publication number: DE832931C
Application number: DEP20243D
Authority: DE
Inventors: Emil Hollmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-11-02
Filing date: 1948-11-02
Publication date: 1952-03-03

Description

Drehkolbenkompressor Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenkompressoren mit ringförmigen Arbeitsräumen und mit zwei mit Zahnkolben bzw. Zahnlücke versehenen Läufern. Bei den bekannten Kompressoren ist der Arbeitsvorgang für Ein- und Auslaß des Gasvolumens nur auf den durch die beiden Läufer gebildeten Ringraum beschränkt. Die Zahnlücke in einem der Läufer dient nur zum Durchlassen des Zahnkolbens bei der Rotation. Bei der vorliegenden Erfindung wird das komprimierte Gasvolumen ganz oder zum Teil in einen mit der Zahnlücke verbundenen Aufnahmeraum des Läufers gedrückt und entleert. Der dazu notwendige breite Zahnkolben erfordert eine ungleiche Umfangsgeschwindigkeit des Zähnlückenläufers. Gemäß der Erfindung sind zwei Läufer starr miteinander durch zwei Zahnräder von gleicher Teilung in Verbindung über einen exzentrischen Antrieb gekuppelt, wodurch der mit der Zahnlücke versehene Läufer eine ungleiche Umfangsgeschwindigkeit erhält. Diese ungleiche Umfangsgeschwindigkeit, die von einem Minimum ansteigt auf ein Maximum und wieder zurückgeht auf ein Minimum, wird bei Versetzung der Zahnkolbenmitte benutzt zur Bildung einer geeigneten Zahnlücken-und Za'hnkolbenform. Beim Durchgang des Zahnkolbens durch die Zahnlücke müssen die Zahnecken 11 und V dauernd an den Flanken der Zahnlücke anliegen und an den Übergangsstellen von Gehäuse, Zahnlücke und Zahnkolben G1 und G, eine momentane Berührungslinie bilden, damit ein Zurückströmen aus dem Druck- in den Saugraum verhindert wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Abb. i und 2 zeigen die Maschine im Längsschnitt und im senkrechten Querschnitt; :1b1>.3 zedät schematisch die Wellenkupplung; Abb. .4 bis 8 zeigen die wichtigsten Stellungen beim Zahndurchgang während einer Umdrehung.
Auf einer Welle 12 mit dem Läufer 13 sitzt ein Zahnkolben 14. Der äußere Durchmesser des Zahnkolbens paßt ohne großes Spiel in die Zylinderbohrung D des Gehäuses 15. Parallel zur Welle 12 ist eine zweite- Welle 16 mit dem Läufer 17 angeordnet. Zu beiden Seiten der Läufer sind Deckel 41 für die Lagerung der Wellen und Abdichtung der Läufer angeordnet. In dem Läufer 17 ist eine dem Zahnkolben 14 entsprechende Zahnlücke 18 gebildet. Mit der Zahnlücke 18 ist ein Aufnahmeraum icg verbunden. Die beiden Wellen 12 und 16 sind starr miteinander über einen exzentrischen Antrieb des Läufers 17 durch die Zahnräder 20 und 21 mit gleichem Teil`kreisdurchmesser Dl gekuppelt. Der exzentrische Antrieb entsteht dadurch, daß das Zahnrad 20 um das Maß x in Richtung y zur Welle 16 besonders gelagert wird (Abb.3). Das Zahnrad 20 trägt einen Zapfen 22 mit Rolle, welche in die Kurbelschleife 23 (Abb. i) eingreift. Die Kurbelschleife 23 ist mit der Welle 16 fest verbunden. Bei der Drehung der `Felle 12 nimmt der Zapfen 22 die Kurbelschleife 23 und damit die Welle 16 und den Läufer 17 mit. Dieser exzentrische Antrieb des Läufers 17, der auch anstatt Kurbelschleife durch Lenker bewirkt werden kann, verursacht eine ungleiche Umfangsgeschwindigkeit des Läufers 17 im Verhältnis zu der des Läufers 13. Die Umfangsgeschwindigkeit des Läufers 17 wechselt während einer Umdrehung von einem Minimum zu einem Maximum wieder zu einem Minimum. Zwischen Maximum und Minimum kommt während einer Umdrehung zweimal eine Geschwindigkeit vor, die um ei geringes kleiner ist als die Umfangsgeschwindigkeit des Läufers 13, je nachdeTn, ob die Beschleunigungs-oder die Verzögerungsseite der Geschwindigkeitsänderung betrachtet wird. Diese kleinere Umfangsgeschwindigkeit ist erforderlich, wenn beim Durcbgaiig des Zahnkolbens 14 durch die Zahnlücke 18 folgende Bedingungen erfüllt werden sollen (Abb. 4 bis 8) : 1. Die Zahnecken 11 und V des Zahnkolbens von der Breite b müssen beim Durchgang dauernd an den Flanken der Zahnlücke anliegen (Abb. 5) ; 2. an den übergangsstellen G1 und G2 müssen Gehäuseecke 111 mit Zahnkolbenecke Il und Läuferecke I eine momentane Berührungslinie bilden, so daß keine Druckgase aus dem Druckraum in den Saugraum entweichen können (Abb. 5).
Es soll also beim Durchgang des Zahnkolbens durch die Zahnlücke eine momentane Liniendic'htwirkung, keine Kraftübertragung stattfinden.
Die vorgenannten Bedingungen lassen sich durch einen zentrischen Antrieb der beiden Läufer über die Räder 2o und 21 nicht erreichen, weil die verschieden großen Umfangsgeschwindigkeiten an den Durchmessern L1 und L, (Abb. 2) dieses nicht zulassen können. Die Umfangsgeschwindigkeit von L1 ist größer als von L.. Beim Durchgang des Zahnes durch die Zahnlücke befinden sich die Zahnecken 11 und V mit großer Umfangsgeschwindigkeit im Bereich der geringeren Geschwindigkeit von 41 Ein Ausgleich der verschiedenen Geschwindigkeiten könnte infolge der starren Kupplung durch die Räder 20 und 21 nicht erfolgen; es käme zu einem Bruch.
Deshalb wird durch eine exzentrische Verlagerung der Mitte eines Antriebsrades im Moment des Durchgangs des Zahn'koll>ens durch die Zahnlikke eine Verminderung der Geschwindigkeit erreicht. Beim Durchgang werden gleiche `Fege auf den beiden Durchmessern L1 und L2 in der gleichen Zeiteinheit zurückgelegt. Infolge der exzentrischen Verlagerung der -Mitte des Antriebsrades wird auch die Versetzung der :Mitte des Zahnkolbens um das Maß i erforderlich, die durch Konstruktion gefunden wird (Abb.4).
Für geringere Kompressionsdrücke ist (Abb. i und 2) eine dritte Welle 24 mit einem Drehschieber 25 angeordnet. Die U'elle 24 ist durch zwei Zahnräder 26 und 27 von gleichem Teilkreisdurchmesser mit der Welle 12 gekuppelt.
Für hohe Kompressionsdrücke fällt der Drehschieber mit seinen Antriebsrädern fort. Zum Ausgleich der durch die veränderliche Umlaufgeschwindigkeit erzeugten lfassenkräfte des Läufers 17 und zur Vermeidung der dadurch bewirkten Stöße auf die Zahnräder 2o und 21 ist am Zahnrad 2o ein Schwungrad 28 vorgesehen.
In der in Abb.2 gezeichneten Stellung ist der Ausschub der Kompressionsgase beendet. Der Arbeitsraum 33 ist mit dein Saugkanal 34 verbunden. Bei der Weiterdrehung komprimiert der Zahnkolben 14, nachdem er den Kanal 34 abgedeckt hat, vor sich das im Arbeitsraum 33 befindliche Gas, während er hinter sich neues Gas ansaugt. Bei geringeren Kompressionsdrücken öffnet sich ein Drehschieber 25 von der Stellung B an, so daß das komprimierte Gas durch den Kanal 35 über den Drehschieber 25 und Leitung 36 zum Druckkessel entweichen kann. Wenn der Zahnkolben 14 den Kanal 35 passiert hat, strömt der letzte Rest des noch vor dein Zahnkofben im Arbeitsraum 33 befindlichen Druckgases in die sich dann öffnende Zahnlücke 18 und damit in den Aufnahmeraum i9 ein. Bei der Weiterdrehung öffnet die Zahnlücke 18 die Verbindung mit der Aussparung 37 im Gehäuse 15, so daß das Druckgas über die Leitung 38 zur Leitung 36 entweichen kann. Das im schädlichen Raum 42 (Abb. 6) befindliche Druckgas wird durch die im Deckel 41 angeordneten Taschen To nach dem bereits in Kompression befindlichen Arbeitsraum 33 übergeleitet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Drehkolbenkornpressor mit ringförmigen Arbeitsräumen und mit zwei mit Zahnkolben bzw. Zahnlücke versehenen Läufern, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Läufer (13 und 17) starr miteinander durch zwei Zahnräder mit gleichem Teilkreisdurchmesser (2o und 21) in Verbindung über einen exzentrischen Antrieb (22 und 23) des Läufers (17) gekuppelt sind, wodurch während des Durchgangs des Zahnkolbens (14) durch die Zahnlücke (18) eine vorübergehende Verringerung der Umfangsgeschwindigkeit der Zahnlücke (Läufer 17) gegenüber der des Zahnkolbens (Läufer 13) auf gleichem Teilkreisdurchmesser T erreicht wird.
2. Drehkolbenkompressor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Läufer (13 und 17) so angeordnet sind, daß in der untersten Lage der Zahnlücke (18) durch Verschiebung der Zahnmitte des Zahnkolbens (14) um das Maß i auf gleichem Teilkreisdurchmesser (T) der beiden Läufer (13 und 17) die Zahnecken (1I und V) des Zahnkolbens (14) beim Durchgang durch die Zahnlücke dauernd an den entsprechenden Flanken der Zahnlücke anliegen.
3. Drelikolbenkompressor nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Läufer so angeordnet sind, daß beim Durchgang des Zahnkolbens durch die Zahnlücke an den Übergangsstellen (G1 und G.) die Zahnecken (II und V) mit den Gehäuseecken (III unid VI) und den, Läuferecken (I und 1\') eine momentane Berührungslinie bilden.
4. Drehkolbenkompressor nach Anspruch i, :z und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Massenkräfte am Zahnrad (2o) des Läufers (17) ein Schwungrad angeordnet ist.
5. Drehkolbenkompressor nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Läufer (17) ein Aufnahmeraum (i9) angeordnet ist.
6. Drehkolbenkompressor nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der am Umfang des Gehäuses angeordnete Aussparungskanal (37) so angeordnet ist, daß er während eines Teiles des Läuferumlaufes mit dem Aufnahmeraum (i9) in Verbindung steht, durch «-elchen das Druckgas abgeführt wird. Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift N r. 199269.