DE934604C

DE934604C - Rotary lobe compressor with helically toothed rotary lobes

Info

Publication number: DE934604C
Application number: DEA20206A
Authority: DE
Inventors: Josef Frei
Original assignee: Adolph Saurer AG
Current assignee: Saurer AG
Priority date: 1953-10-24
Filing date: 1954-04-28
Publication date: 1955-10-27

Description

Drehkolbenverdichter mit schraubenförmig verzahnten Drehkolben Gegenstand der Erfindung ist ein Drehkolbenverdichter mit schraubenförmig verzahnten Haupt-und Nebenkolben, bei dem die Zahnflanken des Hauptkolbens konvex und die Zahnflanken des Nebenkolbens konkav ausgebildet sind.Rotary lobe compressor with helically toothed rotary lobe object The invention is a rotary piston compressor with helically toothed main and Secondary piston in which the tooth flanks of the main piston are convex and the tooth flanks of the secondary piston are concave.

Bei bekannten Verdichtern dieser Art sind zufolge des relativ spät eintretenden Druckausgleich zwischen dem vorverdichteten Inhalt der Hauptkolbenzahnlücke und dem noch unverdichteten Inhalt der Nebenkolbenzahnlücke bei Verdichtungsbeginn ziemlich große Wirbel- und Überströmverluste vorhanden. Beim Ausstoßen und während der Förderung treten unerwünschte Kontraktionen auf, welche ebenfalls Verluste zur Folge haben.In known compressors of this type, they are relatively late as a result occurring pressure equalization between the pre-compressed content of the main piston tooth gap and the as yet uncompacted content of the secondary piston tooth gap at the start of compression there are fairly large eddy and overflow losses. When ejecting and during the promotion occur undesirable contractions, which also lead to losses Have consequence.

Gemäß der Erfindung .sollen die genannten Verluste dadurch vermindert werden, daß am Zahndes Nebenkolbens die nacheilende, ursprünglich spitzwinklige Kopfkante durch eine Abflachung gebrochen ist, so daß die steuernde Kante vorverlegt ist und die in der steuernden Kante sich treffenden Flächen einen stumpfen Winkel einschließen. Beste Verhältnisse werden erzielt, wenn im Stirnschnitt die Vorverlegung der nacheilenden Steuerkante des Zahnkopfes 25 bis 351/o der verbleibenden Breite der zylindrischen Kopfpartie des Nebenkolbens beträgt. Günstige Strömungsverhältnisse werden dann erzielt, wenn im Querschnitt des Zahnprofils des Nebenkolbens die Abflachung wenigstens angenähert senkrecht zur Mittellinie der Zahnlücke steht.According to the invention, the losses mentioned should thereby be reduced be that on the tooth of the secondary piston the trailing, originally acute-angled The head edge is broken by a flat, so that the controlling edge is brought forward and the surfaces that meet in the controlling edge form an obtuse angle lock in. The best conditions are achieved if the frontal cut is carried out forward the lagging Control edge of the tooth tip 25 to 351 / o of the remaining Width of the cylindrical head portion of the secondary piston is. Favorable flow conditions are achieved when the flattening in the cross section of the tooth profile of the secondary piston is at least approximately perpendicular to the center line of the tooth gap.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Dabei zeigt Fig. i einen Drehkolbenverdichter, teilweise im Schnitt und in Aufsicht auf die zusammenarbeitenden Drehkolben bei Beginn der Überströmpe:riode, Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend Linie I-I von Fig. 1, Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Fig. 2 -entsprechende Stelle eines Dre-hkolbeaverdichters bekannter Bauart, Fig.4 einen erfindungsgemäßen Drehkolbienverdichter, teilweise im Schnitt und in Aufsicht auf die zusammenarbeitenden Drehkolben bei Beginn der Ausstoßperiode, Fig.5 einen Querschnitt entsprechend Linie II-II von Fig. 4, Fig. 6 einen Teilschnitt durch die der Fig. 5 entsprechende Stelle eines Drehkol@benverdichters bekannter Bauart und Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Zahnkopf des hlebenkolbens in vergrößertem Maßstab mit der erfindungsgemäßen Vorverlegung der nacheilenden Steuerkante.The subject matter of the invention is illustrated, for example, in the drawing. FIG. I shows a rotary piston compressor, partly in section and in plan view on the rotating pistons working together at the beginning of the overflow period, Fig. 2 a cross section according to line I-I of Fig. 1, Fig. 3 is a partial section the Fig. 2 -corresponding point of a rotary piston seal of known design, 4 shows a rotary piston compressor according to the invention, partly in section and in Top view of the rotating pistons working together at the beginning of the discharge period, Fig. 5 a cross section according to line II-II of Fig. 4, Fig. 6 is a partial section by the location corresponding to FIG. 5 of a rotary piston compressor known Design and FIG. 7 shows a cross section through a tooth head of the life piston in an enlarged manner Scale with the forward movement of the trailing control edge according to the invention.

Im Gehäuse i (Fig. i und 4) laufen die mit Zapfen 2, 3, 4, 5 in .den Büchsen 6, 7, 8, 9 gelagerten Drehkolben io und i i. Der Hauptkolben io weist die konvexen Schraubenzähne 1.2 und der Nebenkolben i T die konkaven Schraubenzähne 13 auf. Die Drehrichtung der beiden Drehkolben io und ii ist nach den Pfeilen gegenläufig. Die gestrichelte Ansaugtasche 14 für den Lufteintritt liegt auf der Unterseite des Gebläsegehäuses i. Die Austritttasche 15 liegt über den Drehkolben io, ii. Die Stellung der Zähne 12, 13 ist in den Fig. i und 2 in dem Moment gezeigt, in welchem die Überströmung von der Zahnlücke 16 des Hauptkolbens io in die Zahnlücke 17 des Nebenkolbens: il begonnen hat. Die Steuerkante i8 am Gehäuse i bildet zugleich die D.urchdringungskante der beiden Gehäusezylinder i9 und 2,o, mit welcher die nacheilende Kante 2i des Nebenkolbens ii zusammenarbeitet. Das bereits eröffnete Überströmdreieck ist in Fig. i mit 22 bezeichnet. Zum Vergleich mit der erfindungsgemäßen Vorverlegung der nacheilenden Steuerkante 21 am Kopf des Zahnes 13 sind in Fig. 3 die Verh.äUndsse dargestellt, wie sie sich bei der bekannten Ausführung ergeben. Dabei sind die Drehkolben ioa und i i11 um den Betrag der Steuerkantenverlegung vorverlegt. Die zu Fig. 2: analoge Stellung ist gestrichelt. Die überstrÖmung wäre also bei der Ausführung entsprechend Fig. 3 noch nicht im Gange.In the housing i (Fig. I and 4) run with pins 2, 3, 4, 5 in .den Bushings 6, 7, 8, 9 mounted rotary lobes io and i i. The main piston io has the convex screw teeth 1.2 and the secondary piston i T the concave screw teeth 13 on. The direction of rotation of the two rotary pistons io and ii is opposite to the arrows. The dashed suction pocket 14 for the air inlet is on the underside of the Fan housing i. The outlet pocket 15 lies over the rotary piston io, ii. The position of the teeth 12, 13 is shown in Figs. i and 2 at the moment in which the overflow from the tooth gap 16 of the main piston io into the tooth gap 17 of the secondary piston: il has begun. The control edge i8 on the housing i also forms the penetration edge of the two housing cylinders i9 and 2, o, with which the trailing edge 2i of the Slave piston ii cooperates. The already opened overflow triangle is in Fig. I denoted by 22. For comparison with the inventive move forward trailing control edge 21 at the head of tooth 13 are the conditions in FIG shown as they arise in the known design. Here are the rotary pistons ioa and i i11 brought forward by the amount of the control edge relocation. The to Fig. 2: analog position is dashed. The overflow would therefore be in the execution according to FIG. 3 not yet in progress.

Der Verdichtungsbeginn erfolgt in dem Zeitpunkt, in dem der Zahn 1311 des Nebenkolbens iia in die Lücke 16 des Hauptkalbens@ io einzudringen beginnt. Die Verdichtung erfolgt also zunächst in der Zahnlücke des Hauptkolbens. Die Vorverdichtung in der Zahnlücke 16 hält so lange an, bis der Zahnkopf 13a des Nebenkolbens i i mit seiner nacheilenden Kante Zia die Schnittkante i8 der beiden Gehäusezylinder i9 und 20 übersteuert. In der Zahnlücke 16 ist -das zu verdichtende und zu fördernde Arbeitsmittel bereits schon ziemlich hoch verdichtet, während bis zu diesem Zeitpunkt der Inhalt der Zahnlücke 17 das Nebenkolbens iia noch keine Verdichtung erfahren hat. Sobald die nacheilende Kopfkante 2,i11 des Nebenkolbens i i11 die Schnittkante 18 der beiden Gehäusezylinder i9 und 2o zu übersteuern beginnt, wird eine Dreiecksverbindung zwischen den Zahnlücken 16 und 17 des Hauptkolbens ioa und des Nebenkolbens lia eröffnet. Dieser Druckausgleich ist nun aber mit merklichen Verlusten verbunden, insbesondere deshalb, weil er verhältnismäßig spät, d. h. mit großem Druckgefälle und also großen Geschwindigkeiten und unter Beteiligung eines großen Volumens, erfolgt. Da zudem die beiden Begrenzungslinien des Überströmdrefecks, nämlich die .Schnittkante 18 der beiden Gehäusezylinder i9 und 2o und die Kopfkante Zia des Nebenkolbens i l11, schneideartig sind, spielt sich der Druckausgleich auch unter ungünstigen Strömungsverhältnissen ab.Compression begins at the point in time when tooth 1311 of the secondary piston iia begins to penetrate into the gap 16 of the main piston @ io. The compression takes place first in the tooth gap of the main piston. The pre-compression in the tooth gap 16 continues until the tooth head 13a of the secondary piston i i with its trailing edge Zia the cut edge i8 of the two housing cylinders i9 and 20 overdriven. In the tooth gap 16 -that is to be compacted and conveyed Work equipment has already been pretty highly compressed up to this point in time the content of the tooth gap 17, the secondary piston iia not yet experienced any compression Has. As soon as the trailing head edge 2, i11 of the secondary piston i i11 the cutting edge 18 of the two housing cylinders i9 and 2o begins to oversteer, a triangular connection is established between the tooth gaps 16 and 17 of the main piston ioa and the secondary piston lia opened. This pressure equalization is now associated with noticeable losses, especially because it is relatively late, d. H. with a large pressure gradient and therefore at high speeds and with the participation of a large volume. Since the two boundary lines of the overflow triangle, namely the .Schnittkante 18 of the two housing cylinders i9 and 2o and the top edge Zia of the secondary piston i 11, are blade-like, the pressure equalization takes place even under unfavorable flow conditions away.

Wesentlich günstiger liegen die Verhältnisse bei der erfindungsgemäßen Ausführung nach Fig. 2. Infolge der Vorverlegung der nacheilenden Steuerkante 21. am Kopf des Nebenkolbens i i erfolgt die Verbindung zwischen dem bereits vorverdichteten Inhalt der Zahnlücke 16 des Hauptkolbens io und dem noch urverdichteten Inhalt der Zahnlücke 17 des Nebenkolbens ii wesentlich früher. Das D.ruckgefälle und die Geschwindigkeiten sind also kleiner. Ebenso ist das zum Druckausgleich zwischen den beiden Räumen 16 und 17 zu verschiebende Volumen. viel geringer. Der Druckausgleich erfolgt deshalb unter wesentlich kleineren Verlusten.The ratios in the case of the one according to the invention are considerably more favorable Execution according to Fig. 2. As a result of the trailing control edge 21 being moved forward. at the head of the secondary piston i i the connection between the already pre-compressed one takes place Content of the tooth gap 16 of the main piston io and the still primed content of the Tooth gap 17 of the secondary piston ii much earlier. The pressure gradient and the speeds so are smaller. The same applies to the pressure equalization between the two rooms 16 and 17 volumes to be moved. much lower. The pressure equalization is therefore carried out with much smaller losses.

Bei der bekannten Ausführung entsprechend Fig. 6 weist die den Ausla,ß an: der Gehäusekante 24 steuernde Kopfkante Zia des Nebenkolbens iia ebenfalls schneiderförmige Gestalt auf. Das verdichtete Gas wird unter großer Wirbelbildung in den Ausla@ß;sc'hl!itz 15 anusgestoßen. Die Strömungsvethältnisse sind also ebenfalls ungünstig. Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen. Maßnahme, bei welcher die nacheilende Steuerkante 21i am Kopf des Nebenkolbens i i vorverlegt wird, ergibt sich auch beim Ausstoßen des geförderten und verdichteten Gases eine wirksame Verbesserung. Beste Verhältnisse sowohl für das Überströmen während der Vorverdichtung wie beim Ausstoßen werden erzielt, wenn im Querschnitt (Fig. 7) die VOTverlegung a der nacheilenden Steuerkante 21 des Zahnkopfes 13 25 bis. 35"/o der verbleibenden Breite des zylindrischen Kopfteiles b des Nebenkolbens i i beträgt. Ist die Vorverlegung kleiner als 2501o, so läßt die günstige Wirkung nach, ist sie dagegen größer als 35'/0, so wird die Breite des verbleibenden Kopfteiles b so weit verringert, daß die Abdichtung zwischen dieser und dem Gehäuse i fühlbar nachläßt.In the known embodiment according to FIG. 6, the outlet, ß on: the head edge Zia of the secondary piston iia controlling the housing edge 24, likewise cutter-shaped Shape up. The compressed gas is discharged into the outlet with great vortex formation 15 bumped. The flow conditions are also unfavorable. By the application of the invention. Measure in which the trailing control edge 21i is brought forward at the head of the secondary piston i i, also occurs during ejection of the extracted and compressed gas is an effective improvement. Best conditions both for the overflow during the pre-compression and during the discharge achieved when in cross section (Fig. 7) the VOT relocation a of the trailing control edge 21 of the tooth tip 13 25 to. 35 "/ o the remaining width of the cylindrical head section b of the secondary piston i i. If the advance is less than 2501o, then leave the favorable effect, on the other hand, if it is greater than 35 '/ 0, the width becomes of the remaining headboard b reduced so far that the seal noticeably decreases between this and the housing i.

Die Vorverlegung der nacheilenden Kante 2 1 erfolgt entsprechend Fig.7 durch Abflachung der entsprechenden Kante des Zahnkopfes 13 so, daß im Ouerschnitt des Zahnprofils die Abflachung wenigstens angenähert senkrecht zur Mittellinie der Zahnlücke gelegt wird, daß also Winkel a ungefähr 9o° beträgt. Der zylindrische Kopfteil b und die Abflachung 25 schließen dabei einen stumpfen Winkel ß ein. Statt der schneidenartigen Gestalt besitzt der steuernde Zahnkopf 13 des Nebenkolbens i i nun die die Strömung führende Fläche 25, so daß während des Druckausgleichs und während der Förderung die Strömung mit kleinerer Kontraktion und mit wesentlich kleineren Verlusten erfolgt.7 by flattening the corresponding edge of the tooth tip 13 so that the flattening is at least approximately perpendicular to the center line of the tooth gap in the cross section of the tooth profile, so that angle a is approximately 90 °. The cylindrical head part b and the flat portion 25 enclose an obtuse angle β. Instead of the blade-like shape, the controlling tooth head 13 of the secondary piston ii now has the flow-guiding surface 25, so that the flow takes place with smaller contraction and with much smaller losses during pressure equalization and during delivery.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Rotary piston compressor with helically toothed main and secondary pistons, in which the tooth flanks of the main piston are convex and the tooth flanks of the secondary piston are concave, characterized in that the trailing, originally acute-angled head edge on the tooth of the secondary piston (ii) is broken by a flattening in such a way that the The controlling edge (2i) is brought forward in the direction of rotation and the surfaces that meet in the edge (2i) enclose an obtuse angle.

2. Rotary piston compressor according to claim i, characterized characterized in that, in cross section, the advancement (a) of the trailing .Steuerkante (2i) of the tooth tip 25 to 35 ° / a of the remaining width (b) of the cylindrical Head part of the secondary piston (il) is.

3. Rotary piston compressor, according to the claims i and 2, characterized in that the flat (25) in the cross section of the tooth profile of the Nebenkklbenis (i z) at least approximately perpendicular to the center line (M) of the Tooth gap (i7) is.

4. rotary piston compressor according to claims i to 3, characterized characterized in that there is a rounding between the flat (25) and the tooth gap profile is provided.

5. Rotary piston compressor according to claims i to 4, characterized in that that the radius (R) of the rounding is enlarged so far that it extends up to Control edge (zi) extends, with the cross section in the control point on the rounding circle placed tangent at least approximately perpendicular to the center line (! l7) of the tooth gap stands.