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Umlauftrommel-Verdichtermaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine
sphärische Umlauftrommel-Verdichtermaschine mit einem an beiden parallel sich gegenüberliegenden
Trommelstirnseiten dichtenden, zur Trommelachse geneigten Kolben und mit durch drehbare
Schieber unterteilten Arbeitskammern. Je nach dem Zweck der Maschine oder nach der
Verwendungsart des Betriebsmittels wird nur eine Umlauftrommel verwendet, oder es
werden zwei Umlauftrommeln im Wege des Betriebsmittels hintereinander angeordnet,
derart, daß die eine Umlauftrommel als erste Stufe mit größerem Volumen, die andere
mit entsprechend kleinerem Volumen als zweite Stufe arbeitet.
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Gegenüber .den bekannten Verdichtermaschinen mit hin und her gehenden
Kolben, welche aus bekanntenGründen auf niedereDrehzahlen beschränkt bleiben und
.im Gewicht sehr schwer sind, kann die Umlauftrommel-Verdichtermaschine mit hohen
Umlaufgeschwindigkeiten bei entsprechend geringerem Gewicht betrieben werden, ähnlich
einem Kreiselverdichter. Außerdem sind bei den Kolbenmaschinen die Herstellungskosten
sehr hoch.
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Bei der Umlauftrommel-Verd.ichtermaschine gemäß der Erfindung sind
Reparaturen auf ein Minimum beschränkt, weil einesteils: die Maschine nur wenige
Bauteile besitzt, außerdem nur drehende Teile vorhanden sind, die größtenteils gegeneinander
abwälzen oder in von Wälzlagern geführten Drehschiebern gleiten, und weil für die
Steuerung des Betriebsmittels, weder Ventile noch sonstige gesteuerte Einrichtungen
benötigt werden.
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Sphärische Umlauftrommelmaschinen sind an sich bekannt. Diese sind
jedoch mit dem Erfindungsgegenstand nicht zu vergleichen, weil infolge der ungünstigen
Ausbildung der Umlauftrommel, der Steuerung für das Betriebsmittel und des Kolbens
sich eine ungünstige Beanspruchung -der Umlauftrommel ergibt, wodurch großer Verschleiß
an
,den kegelförmigen Dichtflächen der Umlauftrommel sowie an dem Gehäuse verursacht
wird.
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Diese Nachteile sind. erfindungsgemäß dadurch behoben, .daß die beiden
Trommelstirnseiten plan und parallel zueinander ausgebildet sind, an denen je eine
entsprechend der Kolbenachsenneigung kegelförmig ausgebildete Kolbenstirnseite wälzend
abidichtet, und daß die einzelnen Arbeitskammern. durch Schieber gebildet werden,
die einesteils in Schlitzen der Kolben dicht schließend geführt, andernteils mit
runden Zapfen. in der Umlauftrommel drehbar gelagert sind und an den, beiden,
Stirnseiten ider Umlauftrommel sowie an der Trommelwandung dicht schließen. Die
Umlauftrommed besitzt an, beiden Stirnseiten, .in Wälzlagern geführt, je einen zylindrisch
ausgebildeten Steuerschieber mit gegeneinander versetzt.angeordnetem. zu den und
von. den Arbeitskammern führenden: Ein- und Austrittsschlitzen für die Zu- und Abführung
-des Betriebsmittels.
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Die Ein- und Austrittsschlitze können parallel zueinander geschaltet
werden, wenn das Betriebsmittel unter Druck zugeführt wird. Die Einund-, Austrittsschlitze
können auch hintereinandergeschaltet .werden, wenn: beispielsweise die vor dem Kolben
befindlichen Arbeitskammern als Verdichter erster Stufe, die hinter dem Kolben befindlichen
Arbeitskammern als Verdichter zweiter Stufe wirken und dazwischen ein Kühler eingeschaltet
ist.
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Bei Verd-ichtermaschinen können die Ein- und Austrittsschlitze auch
durch Kanäle im Kolben und den Kugelhauben. mit den Arbeitskammern links und rechts
des: Kolbens verbunden sein, wobei nur en Steuerschieber nötig .ist.
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Die Kolbenachsenneigung ist mittels. eines um iSo° drehbaren, das
Lager der Kolbenachse tragenden Exzenters: verstellbar.
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Es: können auch zwei T-Tmlauftrommel-Verdichtermaschinen zu einem
Maschinensatz zusammengebaut werden, von denen: die eine als Verdichter erster Stufe,
die andere als Verdichter zweiter Stufe wirkt, welche durch einen. Kühler miteinander
verbunden sind.
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Die Umlauftrommel-Verdichtermaschine hat gegenüber den: seither üblichen
Kolbenmaschinen folgende Vorteile: i. wesentlich geringeres -Eigengewicht un!d gedrungenere
Bauart; 2. wesentlich geringere Anzahl von Bauteilen, daher 3. minimale gleitende
und rollende Reibungsflächen, 4. wesentlich geringerer Schmierölverbrauch, 5. keine
hin und her gehenden Maschinenteile, 6. keine unausgeglichenen Massenkräfte und
hohe Umlaufgeschwindigkeiten möglich, 7. keine reibenden Schaufeln oder Flüaael,
B. keine Ölansammlung im Verdichter, 9. keine Ein- unid Auslaßventile, io. keine
Steuernockenwelle, ii. keine Wasserkühlung, 1z. hoher Wirkungsgrad.
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In der Zeichnung ist in einigen Ausführungsbeispielen .der Erfindungsgegenstand
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i im Längsschnitt den Erfindungsgegenstand, Abb.
2 im Querschnitt die Umlauftrommel mit Kolben, Abb. 3 im Längsschnitt Verdichterstufe
i und Verd,i,chterstufe 2 zu -einem Maschinensatz zusammengebaut m-it Kühler zwischen
.der ersten und zweiten Stufe, Abb. ¢ im Querschnitt die Ein- undAuslaßkanäle im
Kolben.
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Die aus zwei Hälften bestehende Trommel i (Abb. i) ist an .ihrem inneren
Umfang 2 kugelförmig bearbeitet, an. welchem der nach beiden Seiten keagelsturnpfförmig
ausgebildete Scheibenkolben 3 dicht schließend anliegt. Die beiden Stirnseiten,des<<Kolbens,3
(dichten, einerseits an der linken, andererseits an der rechten Stirnseite der Trommel
z ab. Je nach der A.bschrägung der Kolbenstirnseiten ist auch -die Neigungslage
der Kolbenachse 4 zur Trommelachse 5. Zur Abdichtung der Arbeitsräume 6, 7 der Trommel
besitzt der Kolben, 3 an beiden Stirnseiten je eine Kugelhaube 8, 9, die in entsprechenden
Kugelpfannen der Trommel i einerseits den Durchgang der Kolbenachse ¢ durch die
Stirnwand der Trommel i, andererseits die Durchflußkanäle io zu und vors den: Arbeitsräumen
6, 7 dicht abschließen. Die Kolbenachse 4 ist in einem normalen. Kugelwälzlager
ii gelagert, dias exzentrisch in einem zylindrischen Einstellring 12 eingebaut .ist.
Durch Drehen des Einstellringes 12 können: die abgeschrägten Kolbenstirnseiten;
an die Stirnseiten der Trommel i zwecks besserer Ab.d:ichtung mehr oder weniger
stärker angepreßt oder entsprechend gelockert werden. Bei Drehung des Einstellringes
12 um i8o° kann eine Umkehr der Drehbewegung erzielt werden.
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Zur Unterteilung der Arbeitsräume 6, 7 in Arbeitskammern sind mindestens
zwei Zwischenschieber 13 nötig, die diametral einander gegenüberliegen. Sie sind
dicht schließend in Schlitzen des Kolbens 3 zwischen den: Stirnwänden der Trommel
i sowie an deren innerem Umfang 2, außerdem sind sie mittels Zapfen 14 in der Trommel
i drehbar gelagert, wodurch der Kolben 3 gezwungen ist, mit gleicher Geschwindigkeit
wie die Trommel i umzulaufen, um sich an den beiden Trommelstirnwänden abzuwälzen.
Die Zwischenschieber 13 sind entsprechend der Drehbewegung an den Berührungskanten
.der Trommelstirnwände abgerundet.
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Für die Zu- und Abführung des Betriebsmittels sind an den äußeren
Seiten der Stirnwände der Trommel i als Drehschieber ausgebildete Ansätze 15, 16
angeordnet, die im Maschinengestell 17 dicht schließend und auf Wälzlagern i8 drehbar
abgestützt sind. Im Maschinengestell 17 sind Kanäle i9 und 19a für den Eintritt
und Kanäle 2o bzw. 2oa für den Austritt des Betriebsmittels angeordnet.
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Bei einer Umlauftrommel der in Abb. i. und 2 dargestellten Art für
zweistufige Verdichtung dient bei Drehung der Trommel i im Sinn des eingezeichneten
Pfeiles (Abb. 2) der Arbeitsraum 7 als Ansaugraum in .der ersten Umdrehungshälfte
und als Verdichtungsraum in der zweiten Umdrehungshälfte. Dem Arbeitsraum 6 wird
dagegen in der ersten Umdrehungshälfte das Gas oder die Luft,
nachdem
sie im Kühler 21 stark abgekühlt ist, von der ersten Stufe zugeführt, in der zweiten
Umdrehungshälfte weiter verdichtet und zur weiteren Verwendung in .das Leitungsnetz
ausgeschoben.
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Der Antrieb des Verdichters erfolgt an der Trommelachse 5. Zwecks
Kühlung der Trommel i kann dieselbe mit Kühlrippen 22 versehen werden, welche eine
Luftströmung herbeiführen, wobei die Luft .durch Kanäle 212a eintritt und durch
Kanäle 22b wieder ausgeblasen wird.
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Bei der Ausführung nach Abb. 3 und 4 sind zwei Umlauftrommeln zu einem
Maschinensatz verbunden. Hierbei dient die kleinere Umlauftrommelmaschine als Verdichter
zweiter Stufe, die größere Umlauftrommel als Verdichter erster Stufe. Die Wirkungsweise
ist genau wie bei der einfachen Trommelmaschine, nur mit dem Unterschied, daß beide
Verdichter jeweils nur eine Drehschiebersteuerung 15, 16 benötigen. In diesen Fall
sind beide Verdichter .doppelt wirkend durch Anordnung von entsprechenden Kanälen
23, 24 im Kolben 3 und in den Kugelhauben 8, g (Abb. 4), welche von den. Durchflußkanälen,
io zu den Ansang- und Abflußkanälen 19, 20 die Verbindung herstellen.
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Die Kanäle ig, 2o an der Dreh schiebersteuerung 15, 16 sind gegenseitig
versetzt, damit das Betriebsmittel erst nach Durchströmen der Arbeitsräume 6, 7
in die Austrittskanäle 2o und 2o11 gelangen kann. Die Arbeitsräume der ersten und
zweiten Druckstufe 6, 7 des Verdichters werden daher in der ersten Umdrehungshälfte
gleichzeitig ansaugen., in der zweiten Umdrehungshälfte gleichzeitig verdichten.
Es können aber auch bei Anordnung von zwei Steuerschiebern an jedem Verdichter die
Ansang- und Abströmkanäle parallel angeschlossen werden.