DEP0038873DA - Kleiner Treibschieber-Drehkolbenverdichter mit Gebläsekühlung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kleinen Treibschieber-Drehkolbenverdichter zum Verdichten von Gasen und bezweckt die Schaffung eines leicht beweglichen Verdichtergerätes von geringem Gewicht durch intensive Luftkühlung des Verdichtergehäuses und des Gases bei gleichmässiger Förderung des Druckmittels, wodurch die unmittelbare Entnahme des verdichteten Gases ohne Zwischenschaltung eines Aufnehmers für den Druckausgleich ermöglicht wird.

Drehkolbenverdichter nach dem Verdrängungsprinzip sind an sich bekannt. Bei den meisten Bauarten solcher Verdichter wird die zwangsläufig durch den thermodynamischen Verdichtungsvorgang auftretende, unerwünschte Wärme durch Mantelkühlung mittels Kühlflüssigkeit bzw. durch nachgeschaltete Zwischen- oder Endflüssigkeitskühler abgeführt. Diese Eigenschaften wirken sich nachteilig aus, wenn der Verdichter an Stellen Verwendung finden soll, wo leichte Ortsbeweglichkeit und geringes Gewicht erforderlich sind bzw. wo die Heranführung von Kühlflüssigkeit überhaupt Schwierigkeiten bereitet; z. B. auf Baugerüsten beim Verspritzen von Putzmörtel oder Farbe. Luftgekühlte Verdichter finden Verwendung auf Fahrzeugen, z. B. Bremsluftverdichter bei Lastzügen und der Eisenbahn, bei denen eine ausreichende Kühlung durch den Fahrtwind erzielt wird.

Demgegenüber bringt der Gegenstand der vorliegenden Erfindung den Vorteil und eine wesentlich günstigere Lösung für stationär arbeitende Verdichter dadurch, dass die Wärmeabfuhr durch einen Luftstrom erfolgt, der von einem auf der Verdichterwelle angeordneten und sich mit ihr drehenden Gebläserad erzeugt wird und in einem allseitig umfassenden Strömungskanal geführt, das Verdichtergehäuse umstreicht und dessen Geschwindigkeit durch am Gehäuse angeordnete Kühlrippen infolge Querschnittsverminderung erhöht wird. Die so bereits am Verdichtergehäuse erzielte, intensive Wärmeabfuhr gestattet den Verzicht auf jegliche Flüssigkeitskühlung und die unmittelbare Nachschaltung des Öl- bzw. Wasserabscheiders, wodurch das Gerät in Verbindung mit dem Leichtmetallgehäuse gegenüber den bisher bekannten Bauarten stationär arbeitender Verdichter gewichtlich leicht und unabhängig von Kühlwasseranschlüssen freizügig beweglich wird.

Ein Ausführungsbeispiel gemäss dem Erfindungsgedanken ist in der beiliegenden Abbildung 1 im Querschnitt senkrecht zur Verdichter-Drehachse dargestellt, wobei der Schnitt durch die Mittelebene des Ansaug- und des Druckstutzens sowie des Flüssigkeitsabscheiders gelegt ist. Abbildung 2 zeigt den Schnitt II-II der Abbildung 1.

Der Drehkolbenverdichter mit Gebläsekühlung besteht aus dem Gehäuse a1) aus Leichtmetall, das aussen mit einer grossen Anzahl von Kühlrippen a2) versehen und in der Bohrung mit der Büchse a6) ausgefüttert ist, dem drehbaren auf der Antriebswelle b1) sitzenden Läufer b2) mit den Treibschiebern b3), dem Ölvorratsraum h1), dem Abscheider d1), dem Nachabscheider d2), dem gleich- falls fest auf der Welle sitzenden Gebläserad e1) und dem Strömungskanal e2). Die Lager f1) und f2) der Welle b1) sind in den beiden mit Führungsscheiben f5) gefütterten Leichtmetall-Gehäusedeckeln f3) und f4) untergebracht, wobei die Lagerachse gegenüber der Achse der Gehäusebohrung a3) exzentrisch angeordnet ist. Es entsteht dadurch der sichelförmige Ansaug- bzw. Druckraum, durch den die Förderung und Verdichtung des über das Ansaugfilter g1) eintretenden Gases niederen Druckes mittels der im Läufer b2) radial beweglich gelagerten zahlreichen Schieber b3) ermöglicht wird. Die Gehäusebohrung a3) ist mit Taschen für Ansaugöffnung a4) und Drucköffnung a5) versehen, wobei die Ansaugtasche a4)möglichst gross und in Drehrichtung soweit geführt ist, dass eine jeweils zwischen zwei Schiebern b3) gebildete Förderzelle im Bereich der grössten Höhe des sichelförmigen Raumes mit der Ansaugöffnung g2) gerade noch in Verbindung steht.

Im Gehäuse a1) befindet sich der unter Druck stehende Ölvorratsraum h1) mit der Einfüllöffnung h2) und dem Ölschauglas h3). Von ihm aus gehen zu den mitumlaufenden Führungsringen b4) für die Schieber b3) Bohrungen h4), in welche Düsen h5) eingesetzt sind, durch die das einesteils zur Schmierung der Lager f1) und f2) sowie der Schieber b3) im Läufer b2) und andererseits zur Abdichtung in den Spalten zwischen feststehenden und umlaufenden Teilen erforderliche Öl an die bewegten Teile gelangt. Die Düsen h5) enden in der Saugseite der Gehäusebohrung a3) und sind so bemessen, dass das eingespritzte Öl für den Verdichterbetrieb gerade ausreicht. In den Düsen h5) ist je eine Kugel h6) mit Feder h7) eingebaut, damit bei Stillstand das Öl nicht in den Verdichtungsraum zurückfliessen kann.

Auf dem Gehäuse ist oberhalb des Ölvorratsraumes h1) der Flüssigkeitsabscheider d1) so angeordnet, dass das ausgeschiedene Öl in den Vorratsraum h1) zurückläuft und somit ein Ölkreislauf entsteht. Das Ausscheiden der im verdichteten Gas enthaltenen Flüssigkeit sowie das schnelle Rückführen zum Ölvorratsraum h1) wird sowohl durch die Anordnung des spiralgewellten Kühlschlauches d3) im Luftstrom als auch durch beträchtliche Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit infolge grosser Querschnitte auf einem langen, spiralförmig gewundenen Wege im Hauptabscheider d1) erreicht. Von diesem Flüssigkeitsabscheider d1) wird das verdichtete Gas über einen zweiten spiralgewellten Kühlschlauch d4) soweit abgekühlt, dass der restliche Ölnebel sowie das Kondensat im Nachabscheider d2) vollständig aufgenommen wird.

In der Ansaugöffnung g2) ist ein Ventil g3) so eingebaut, dass beim Abstellen des Verdichters trotz des noch vorhandenen Druckes im Abscheider d1) und dem Ölvorratsraum h1) kein weiteres Öl in den Verdichtungsraum gelangt.

Der zur Abfuhr der Verdichtungswärme erforderliche Luftstrom wird von dem auf der Welle b1) sitzenden Gebläserad e1) erzeugt, das in dem Strömungskanal e2) umläuft. Über die am Gehäuse a1) und den Gehäusedeckeln f3) und f4) angebrachten Kühlrippen a2), die den Kanalquerschnitt vermindern und somit durch Erhöhung der Luftgeschwindigkeit eine wirksame Wärmeabfuhr herbeiführen, wird die Verdichtungswärme an den Luftstrom abgegeben.

Durch weitgehende Unterteilung des Verdrängerraumes in gleichgrosse Verdichterzellen mittels der Schieber b3) wird ein gleichmässiger Förderstrom erzielt, der infolge ausreichender

Kühlung und damit verbundener Trocknung die Entnahme des verdichteten Gases unmittelbar nach dem Ölabscheider ohne Zwischenschaltung eines den Druckausgleich begünstigenden Aufnehmers gestattet. Nach dem gleichen dargestellten Prinzip können grundsätzlich auch Drehkolbenverdichter grösserer Förderleistungen gebaut werden.

Claims (12)

1. Kleiner Treibschieber-Drehkolbenverdichter zum Verdichten oder Ansaugen von Gasen, vorzugsweise Luft, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebläse (e1) auf der Verdichterwelle (b1) sitzt und im Betrieb einen Kühlluftstrom erzeugt, der die Verdichtungswärme unmittelbar am Gehäuse (a1) abführt.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftstrom in einem zylindrischen Strömungskanal (e2) geführt wird, der Gebläserad (e1) und Verdichtergehäuse (a1) mantelförmig umschliesst.

3. Verdichter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Verdichtergehäuse (a1) und Lagerdeckel (f3, f4) oder eines von beiden Kühlrippen tragen.

4. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen unter Betriebsdruck stehenden Ölsammelraum (h1), der mit Hilfe von düsenartigen Eintrittsöffnungen (h5) mit der Saugseite des Gehäuses so in Verbindung steht, dass in Abhängigkeit der Betriebsdrücke für die umlaufenden Verdichterteile sich die entsprechenden Öldichtungsfilme in den Spalten selbsttätig einstellen.

5. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölsammelraum (h1) unmittelbar im Oberteil des Gehäuses (a1) im Kühlstrom angeordnet ist und die düsenartigen Eintrittsöffnungen (h5) den Boden in Richtung der Saugseite durchdringen.

6. Verdichter nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet durch besondere Einsätze (h6 und h7) in den Düsen (h5), derart, dass bei Stillstand das Öl aus dem Sammelraum (h1) nicht in die Gehäusebohrung (a3) abläuft.

7. Verdichter nach Anspruch 4 bis 6, gekennzeichnet durch einen Abscheider (d1), der mit dem Ölsammelraum (h1) in Verbindung steht, sodass das im Abscheider (d1) ausgeschiedene Öl selbsttätig im Sinne eines Ölkreislaufes in den Ölsammelraum (h1) zurückkehrt.

8. Verdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheider (d1) unmittelbar in dem Verdichtergehäuse dem Ölsammelraum (h1) vorgeschaltet ist.

9. Verdichter nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichteten Gase über einen dem Luftstrom des Gebläses (e1) ausgesetzten spiralgewellten Kühlschlauch (d3) geführt werden und über einen spiralförmig gewundenen Einsatz in dem Abscheider (d1) mit langem Weg bei grossem Querschnitt im Sinne einer Geschwindigkeitsverringerung so einmünden, dass sich die kondensierenden flüssigen Bestandteile in Richtung des Luftstromes an den Schlauch- und Abscheiderwandungen ausscheiden.

10. Verdichter nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetallgehäuse (a1) mit einer Büchse (a6), dessen Material besondere Lauf- und Gleiteigenschaften besitzt, ausgefüttert ist.

11. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtmetalldeckel (f3, f4) mit

Führungsscheiben (f5), deren Material besondere Lauf- und Gleiteigenschaften besitzt, gefüttert sind.

12. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ansaugöffnung (g2) ein Rückschlagventil (g3) so eingeschaltet ist, dass bei Stillstand sich zwischen Verdichtungsraum und den Räumen im Abscheider (d1) bzw. Ölsammelraum (h1)Druckausgleich im Sinne einer Unterbrechung des Ölkreislaufes herstellt.