DE9006233U1 - Drehkolbenverdichter - Google Patents

Description

Patentanwälte
Dipl.-ing. Harald Ostriga Dipl.-ing. Bernd Sonnet

Wuppertal-Barmen · Stresemannstraße 6-8

Zugelassen beim Europäischen Patentamt

Palenlanwälle Oslriga & Sonnel · Postfach 20 1327 ■ D-5500 Wuppertal 2

Anmelderin: H. Spelleken Nachf,

Lufttechnik GmbH Rheinische Str. 14

5600 Wuppertal 2

Bezeichnung der

Erfindung: Drehkolbenverdichter

Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenverdichter für ein gasförmiges Medium, wie Luft od.dgl., sogenanntes Roots-Gebläse, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Drehkolbenverdichter ist durch die US-PS 42 15 977 bekanntgeworden.

Die Problematik der pulsierenden Strömung bei Drehkolbenverdichtern ist außer in vorgenannter US-PS 42 15 977 auch in der DE-AS 12 58 543 und in der DE-PS 32 38 015 eingehend beschrieben.

Die in den vorgenannten Schriften vorgeschlagenen Lösungen sind entweder abhängig vom Betriebspunkt (US-PS 42 15 977) oder nur relativ aufwendig zu realisieren (DE-PS 32 38 015) und beeinflussen ausschließlich die Pulsationsschwingung. Der mögliche Einsatz für beide Dreh- und damit Förderrichtungen, geht bei den bekannten Lösungen verloren.

06 233.

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Ausgehend vom bekannten Drehkolbenverdichter gemäß der US-PS 42 15 977 besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in einer Minimierung der Pulsation der Förderluft mit gleichzeitiger Reduzierung des hochfrequenten Schalleistungsanteils bei Drehkolbenverdichtern mit beliebiger Kolbenkopfzahl für alle Drehzahlen und Druckverhältnisse. Der erforderliche Mehraufwand soll gering bleiben und gegebenenfalls keine Einschränkung der Dreh- und Förderrichtung nach sich ziehen.

Diese Aufgabe wird entsprechend den Kennzeichnungsmerkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In den Zeichnungen sind bevorzugte AusfUhrungsbeispiele der Erfindung näher dargestellt, es zeigen:

Fig. 1 einen mehr schematischen Querschnitt eines Drehkolbenverdichters einer ersten AusfUhrungsform,

Fig. 2 A bis 2 J die Funktionsweise des Drehkolbenverdichters gemäß Fig. 1 anhand einzelner 15 -Drehschritte von 0-120° und

Fig. 3 bis 5 in Anlehnung an die Darstellungweise gemäß Fig. 1 drei unterschiedlich gestaltete Drehkolbenverdichter.

Im Gehäuse 11 des Drehkolbenverdichters 10 sind eine Voreinströmung (bei S; 16; 16', 16'·; 18) aus dem Druckraum P in den jeweils wirksamen Förderraum F, wie in Fig. 1 sowie in Fig. 3 und 4 näher dargestellt und ein Reflektionsraum R vor dem Eintritt der Förderluft in die Druckrohrleitung 15

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vorgesehen. Die ganzzahligen Harmonischen der Pulsationsschwingung, die durchaus den Gesamtschalleistungspegel beeinflussen, werden hier wirksam reduziert. In Fig. 5 ist ein modifizierter Reflektionsraum R, 16'', KA in Verbindung mit einer geeigneten Voreinströmung 16' beschrieben.

Voreinströmung und Reflektionsraum werden auf der Druckseite wirksam und dort angeordnet. Um Dreh- und Förderrichtung des Verdichters ohne Einbuße der positiven Eigenschaften frei wählen zu können, ist es zweckmäßig, Voreinströmung und Reflektionsraum an beiden Öffnungen, also saug- und druckseitig, vorzusehen.

Gemäß Fig. 1 erfolgt die Voreinströmung durch einen sich in Drehrichtung IL , U_? allmählich erweiternden radialen Spalt S. Wie in Fig. 1 dargestellt, wird, ausgehend von der Kolbenstellung, in der der Förderraum F zur Saugseite S hin abgeschlossen ist, die Gehäuseumfangswand über die gesamte Kolbenlänge oder nur einen Teil derselben um ein mit dem Drehwinkel größer werdendes Maß radial bezüglich der Kolbendrehachse D zurückgenommen. Der optimale Öffnungswinkel des solcherart entstehenden Spaltes S beeinflußt die Füllung des Förderraumes F in der Weise, daß das durch die fortschreitende Drehbewegung der beiden Drehkolben 13, 14 verdrängte Volumen in jeder Phase größer ist als das in den Förderraum F zurückströmende Teilvolumen. Der Förderraum F des einen Kolbens 13 ist dann gefüllt, wenn der Förderraum F des anderen Kolbens 14 gerade öffnet. Auf diese Weise wird ein Rückströmen aus der Druckrohrleitung 15 in den Förderraum F verhindert und ein stetiges Ausströmen in die Druckrohrleitung 15 erreicht.

In den Fig. 2 A bis 2 J ist der Ablauf des Strömungsvorgangs in 15°-Schritten des Drehwinkels für 1/3 Umdrehung der Antriebswelle dargestellt.

Beim AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 3 erfolgt die Voreinströmung Über DurchbrUche 16. Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die Wirkung des Spaltes S gleichwertig durch Durchbrüche 16 ersetzt werden. Diese DurchbrUche 16 sind zwischen Reflektionsraum KA und Förderraum F angebracht. Sie müssen so querschnittsdimensioniert sein, daß ein Rückströmen aus der Druckrohrleitung 15 in den Förderraum F verhindert und ein stetiges Ausströmen in die Druckrohrleitung 15 erreicht wird.

Gemäß Fig. 4 erfolgt die Voreinströmung über die axialen Gehäuseabschlußwände bzw. Lagerschilde 17. Wie in Fig. 4 dargestellt, kann die Voreinströmung hierbei Über geeignete Querschnitte - Steuernuten 18 - in den axialen Begrenzungswänden (Lagerschilde 17) erfolgen. Bei der Dimensionierung dieser Querschnitte 18 muß beachtet werden, daß ein Rückströmen aus der Druckrohrleitung 15 in den Förderraum F verhindert ein stetiges Ausströmen in die Druckrohrleitung 15 erreicht wird und gleichzeitig ein Rückströmen des Fördermediums von der Druckseite D zur Saugseite SA verhindert wird. Analog zum Spalt S gemäß Fig. 1 vergrößert sich der Querschnitt der Steuernut 18 in Drehrichtung U-, U„ der Drehkolben 13, 14.

Fig. 5 zeigt einen modifizierten Reflektionsraum R, 16'', KA mit geeigneter Voreinströmung 16'.

Wie in Fig. 5 dargestellt, ist in dieser Variante der Reflektionsraum R gemäß den Fig. 1 sowie 3 und 4 derart erweitert, daß außenliegende Kammern KA zur verstärkenden Wirkung der Reflektion benutzt werden und/oder der zusätzliche Raum der Kammern KA als Resonanzraum ausgebildet wird.

Die Voreinströmung wird durch Öffnungen 16'' vom Reflektionsraum zum Reflektions-/Resonanzraum KA einerseits und
durch Öffnungen 16' vom Reflektions-/Resonanzraum KA zum
Förderraum F andererseits erreicht. Diese Öffnungen 16', 16*' können - je nach gewünschter Wirkung - unterschiedlich gestaltet werden bzw. Steuer- oder regelbar sein (durch Ventile
od.dgl.).

Bei allen Ausführungsformen verbindet ein Konusraum
K Resonanzraum R und Druckleitung 15 miteinander.

Die dargestellten AusfUhrungsformen sind bezuglich der Symmetrieebene &khgr; spiegelsymmetrisch ausgebildet, wodurch
reversierbarer Betrieb möglich ist. Die Saugseite SA könnte aber auch konventionell (s. z.B. US-PS 42 15 977) gestaltet sein, was die Beschränkung auf einen Betrieb gemäß den eingezeichneten Drehpfeilen IL, U_? bedeuten würde.

Zwischen dem jeweiligen Resonanzraum R und den Förderräumen F bildet die Zylinder-Innenmantelfläche M einen Austrittsspalt A, der sich über die gesamte axiale Kolbenlänge oder nur über deren Teil erstrecken kann.

Spalte S gemäß Fig. 1, die Durchbrüche 16 gemäß Fig.
3, die Steuernuten 18 gemäß Fig. 4 und der Strömungsweg R,
16'*, KA, 16' können grundsätzlich bei entsprechender Dimensionierung beliebig kombiniert werden.

33.

Claims (1)

1. Ansprüche

   1. Drehkolbenverdichter für ein gasförmiges Medium, wie Luft od.dgl., sogenanntes Roots-Gebläse, mit einem Zylindergehäuse und zwei Drehkolben, von denen jeder mindestens zwei Kolbenköpfe aufweist, welche, etwa nach Art einer Verzahnung ineinandergreifend, mittels eines zwischen Zylinder-Innenmantelfläche und Drehkolben gebildeten rotierenden Förderraumes das gasförmige Medium von einer Saugseite zu einer Druckseite fördern, dadurch gekennzeichnet, daß druckseitig ein Reflektionsraum (R) gebildet ist, welcher sich über mindestens einen Teil der Axiallänge der Drehkolben (13, 14) erstreckt, wobei sich der Reflektionsraum (R) zu den Drehkolben (13, 14) hin zu einem Austrittsspalt (A) verengt, welcher sich über mindestens eine Teillänge der axialen Kolbenlänge erstreckt und wobei zwischen jedem Förderraum (F) und dem Reflektionsraum (R) eine gasleitende Verbindung (S; 16; 16', KA, 16''; 18) zur Voreinströmung des gasförmigen Mediums gebildet ist.

   2. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet , daß die gasleitende Verbindung durch eine zylinderinnenmantelseitige, radial nach außen gerichtete, sich in Kolben-Drehrichtung (LL, \} ) erweiternde, bis zum Austrittsspalt (A) führende, spaltförmige Öffnung (S) gebildet ist.

   3. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Reflektionsraum (R) und Förderraum (F) die gasleitende Verbindung darstellende Durchbrüche bzw. Überströmkanäle (16) vorhanden sind.

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   -&Iacgr;&Agr;. Drehkolbenverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche zwischen dem Reflektionsraum (R) und dem jeweiligen Förderraum (F)
   in zwei Teildurchbrüche (16¹, 16'') unterteilt sind, welche
   über eine zusätzliche Resonanzkammer (KA) gasleitend miteinander verbunden sind.

   5. Drehkolbenverdichter nach einem der vorangehenden
   Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als gasleitende Verbindungen sich in Kolbendrehrichtung (U₁, U_) vertiefende Steuernuten (18) innenstirnseitig der die axialen Begrenzungswände
   bildenden Lagerschilde (17) vorhanden sind.

   6. Drehkolbenverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine spiegelsymmetrische Ausbildung des Drehkolbengebläses bezüglich einer zwischen den
   beiden Kolbendrehachsen (D) aufgespannten Spiegelsymmetrieebene (x) .

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