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Zellenverdichter mit in Gleitschlitzen einer umlaufenden Trommel geführten
Trennschiebern Die Erfindung betrifft einen Zellenverdichter mit in Gleitschlitzen
einer umlaufenden Trommel geführten Trennschiebern, die durch Fliehkraft gegen die
Wand des Arbeitsraumes geschleudert werden. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch
Gleitschlitze, die sich hinter dem Trommelmantel zu einem Pufferraum erweitern,
durch Trennschieber, deren innere Enden bis zur Breite des Pufferraumes zu einem
Stufenkolben verbreitert sind, der bei Auswärtsbewegung des Trennschiebers die Luft
im' Pufferraum- verdichtet, sowie durch Aussparungen in den Gleitflächen an den
inneren Eintritts- und den äußeren Austrittsquerschnitten der Gleitschlitze, durch
welche die zum Puffern benötigte Luft aus dem mit der Außenluft 'verbundenen Innenraum
der Trommel in die Pufferräume eingesaugt bzw. aus den Pufferräumen in die Zellen
des Verdichters ausgestoßen wird.
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Durch die Ausbildung gemäß der Erfindung wird erreicht, daß der größte
Teil der Fliehkräfte, welche die Anpressung der Trennschieber an die Gehäusewand
bewirken, durch die vermittels der Stufenkolben in den Gleitschlitzen verdichtete
Luft aufgenommen wird, ohne daß das dichtende Anliegen der Trennschieber an die
Gehäusewand gestört wird.
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Da die in den Gleitschlitzen verdichtete Luft der in -den Verdichterzellen
verdichteten Luft beigefügt wird, werden ferner .die durch Undichtheit hervorgerufenen
Luftverluste des Verdichters aufgehoben.
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Ferner wird erreicht, daß .die Trennschieber mit Ölnebeln beladene
Luft aus dem Innenraum der umlaufenden Trommel ansaugen und so auf einfache Weise
selbsttätig eine einwandfreie Schmierung ihrer Gleitflächen bewirken.
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Es sind bereits Verdichter bekannt, -bei denen die Trennschieber an
ihren inneren Enden verbreitert und die Gleitschlitze an ihrem äußeren Austrittsquerschnitt
verengt sind. Bei diesen Verdichtern erzeugen -aber diese Verbreiterungen keine
Pufferwirkung, vielmehr haben sie nur den Zweck, als Federteller für auf die Schieber
wirkende Schraubenfedern zu "dienen. Die Fliehkräfte der Schieber werden dabei abgebremst,
durch die Schraubenfedern sogar noch verstärkt.
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Auf der - Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i einen senkrechten Schnitt nach
der Linie i-i der Abb. 2, Abb.2 einen Schnitt nach der Linie.2-2 der Abb. i, Abb.
3, 3 a,_ 3 b, 3 c die Trennschieberpaare in Ansicht, Abb. 4 eine schaubildliche
Ansicht der ineinandergeschachtelten Trennschieber,
Abb. 5 eine
Innenansicht einer Trommelendscheibe, Abb.6 eine Ansicht der.<Gleitfläche eines
Gleitschlitzes in größerem-.Maßstab, Abb.7 einen Querschnitt durch einen Trennschieber
und den zugehörigen Gleitschlitz in größerem Maßstab, Abb. 8 einen Trennschieber
in seinem Gleitschlitz in einer anderen Stellung.
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Der Zellenverdichter besteht aus einem mit Kühlrippen versehenen Gehäuse
a, das vorzugsweise aus einem Metall von sehr hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. aus
einer Legierung von Aluminium und Magnesium, hergestellt ist. In dieses Gehäuse
ist ein Futter dl von hoher Festigkeit eingepaßt, welches so ausgebohrt ist, daß
seine Innenfläche der theoretischen Fläche entspricht, welche von den äußeren Trennschieberenden
beschrieben wird. Das Futter ist durch die Schrauben b2 (Abb.2) mit dem Gehäuse
verbunden. In seiner Wand sind die Einlaßöffnung d2 und die Auslaßöffnung d3 vorgesehen.
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Die umlaufende Trommel ist aus Elementen c von dreieckförmigem Querschnitt
zusammengebaut. Diese sind an ihren Enden cl mit den Stahlscheiben d und dl durch
rohrförmige Schrauben e verschraubt, die bei e1 in die Stahlscheibe d eingeschraubt
sind und mit Köpfen e2 in Ausnehmungen d2 der Stahlscheibe dl eingreifen. Infolge
des dreieckförmigen Querschnitts der Elemente c erhält die Trommel bei geringem
Gewicht eine sehr hohe Festigkeit.
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Die radialen Rillen d3 (Abb. 5) sind aus den Stahlscheiben d und dl
so herausgearbeitet, daß sie eine genaue Einstellung der Elemente c um die Trommelachse
herum sowie eine genaue parallele Einstellung der die Gleitschlitze bildenden Wände
c2 @(Abb. 7 und 8) ermöglichen. Die dreieckförmigen Elemente werden durch Ringe
h zentriert.
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Die Trommel ist in zwei Kugellagern f, f1 gelagert.
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Die Gleitschlitze i werden durch die parallelen Wände c2 zwischen
den dreieckförmigen _ Elementen c gebildet. Die äußeren Austrittsquerschnitte der
Schlitze sind bei il verengt, während die inneren Eintrittsquerschnitte entsprechend
der stufenkolbenförmigen Trennschieberverbreiterung k1 erweitert sind.
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Je zwei einander gegenüberstehende Schieber k sind durch einen oder
zwei Stege k2 starr miteinander verbunden (Abb. 3, - 3a, 3#b, 3c). Bei den mit zwei
Stegen versehenen Schieberpaaren ist die Gesamtmasse der Stege gleich- der Masse
des Einzelsteges der nur mit einem Steg verbundenen Schieberpaare. Die Stege k2
sind so angeordnet, daß der Schwerpunkt des Schieberpaares. möglichst genau mit
dem geometrischen Zentrum der Umhüllungsfläche des Schieberpaares zusammenfällt,
und gegebenenfalls durch Zusatzgewichte, z. B. Bleinieten k3, restlich ausgewuchtet.
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Die vier Schieberpaare (Abb. 3, 3a, 3b, 3c) können von Hand so ineinandergeschachtelt
werden, daß sie die in Abb. ¢ dargestellte Gruppe bilden.
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Wie aus den Abb. 3 und q. ersichtlich ist, sind die Schieber k an
den Stellen, an denen die Stege k2 angreifen, durch. stufenkolbenförmige Verbreiterungen
versteift. Diese Verbreiterungen k1 sind in die erweiterten Teile der Gleitschlitze
eingepaßt (Abb.7 und 8). Die Schieber kommen auf diese Weise derart mit den Wänden
der Elemente c in Berührung, daß sie nur innen und außen geführt sind, was die Reibungsflächen
zwischen den Schiebern k und den Elementen c, ohne die Schieberführung zu beeinträchtigen,
auf ein Mindestmaß verkleinert.
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An den inneren Eintrittsquerschnitten der Gleitschlitze sind in den
Elementen c Nuten c3 (Abb.6) ausgespart, welche die in den Schlitzen entstehenden
Pufferräume bei an--. nähernd vollständig in die Schlitze eingezogenen Schiebern
mit dem Innenraum l der Trommel verbinden, der durch die Öffnung in mit der Außenluft
in Verbindung steht (Abb. 2,).
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Vermittels schiefer Rillen c4 (Abb. 6), welche bei den Verengungen
il in den Wänden der dreieckförmigen Elemente ausgespart sind, sind die Pufferräume
i ständig an die Verdichterzellen n angeschlossen.
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Mit Hilfe eines durch die Öffnung m hindurchgeführten Rohres o wird
das Schmiermittel in den Innenraum des Rotors eingeführt und durch diesen den Schiebern
zugeleitet.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Die Trommel mit den Schiebern dreht
sich im Sinne des in Abb. i eingezeichneten Pfeiles. Die durch die Einlaßöffnung
d2 angesaugte Luft wird in den Zellen n verdichtet und durch die Auslaßöffnung d3
ausgestoßen. Die Trennschieber werden dabei durch die Futterwand zwangsläufig in
den Gleitschlitzen hin und her bewegt. Während dieser Hinundherbewegung werden die
Pufferräume in den Gleitschlitzen abwechslungsweise vergrößert und verkleinert.
Wenn ein Schieber sich nach innen bewegt, dringt atmosphärische Luft aus dem Innenraum
Z durch die Nuten c3 in die Pufferräume i ein. Wenn dann der Schieber seine Bewegung
umkehrt und die Nuten c3 wieder schließt, wird die in den Pufferräumen i befindliche
Luft verdichtet, bis der Schieber seine äußerste Lage erreicht hat.
Die
Höhe der Verdichtung wird dabei durch das Entweichen von Luft durch die Rillen c4
in die Zellen 1a begrenzt, und zwar wird durch entsprechende Bemessung des Rillenquerschnittes
die Verdichtung in den Pufferräumen i so gehalten, daß sie die auf die Schieber
wirkenden Fliehkräfte nicht ganz aufhebt.
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Durch die so erzielte teilweise Aufnahme der Fliehkräfte wird erreicht,
daß die Schieber in ständig dichtender Berührung mit der Wand des Arbeitsraumes
bleiben, ohne daß die Schieber, mehr als dies für .die Abdichtung notwendig ist,
an diese Wand angepreßt werden.
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Man kann vermittels der kalibrierten Rillen c4 die Reibung der Schieberenden
auf der Gehäuseinnenfläche auf eine sehr geringe Größe herabsetzen, was unter gleichzeitiger
Erhöhung des mechanischen Wirkungsgrades auch die Umlaufgeschwindigkeit erheblich
zu erhöhen erlaubt.
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Die teilweise Aufnahme der Trennschieberfliehkräfte wird durch die
stufenkolbenförmigen Verbreiterungen k1 in Verbindung mit den Rillen c4 erreicht,
durch deren Querschnittsbemessung der Luftübertritt aus den Pufferräumen i in die
Zellen n in einfacher Weise entsprechend der gewünschten Umlaufgeschwindigkeit eingestellt
werden kann.
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Da die Schieber sich sehr schnell bewegen, ist es leicht, in den Pufferräumen
i einen Luftdruck zu erzeugen, der stets höher als der sich in den Zellen n einstellende
ist. Durch den Luftübertritt aus den Pufferräumen i durch die Rillen c4 in die Verdichterzellen
lt werden nicht nur die Undichüheitsverluste des Verdichters aufgehoben, sondern
es wird sogar so viel Luft in die Zellen eingeführt, daß der Verdichter mehr Luft
fördert, als er durch die Einlaßöffnung a2 ansaugt.
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Durch den in dem Innenraum L geschaffenen Unterdruck wird erreicht,
daß in diesem Raum durch Zerstäubung des Schmiermittels ein Schmiermittelnebel erzeugt
werden kann, der durch die Luft an die Schmierstellen mitgerissen wird. Zur Erleichterung
der Zerstäubung des Schmiermittels kann ein Venturirohr verwendet werden.
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Die Schmierung der Schieber in ihren Führungen wird durch Kondensation
des Schmiermittelnebels auf den Gleitflächen bewerkstelligt.- Durch die schiefen
überströmrillen c4 wird auch eine gleichförmige Verteilung des Schmiermittels auf-die
ganze Schieberfläche erreicht. Auf diese Art wird eine vollkommene Verteilung des
Schmiermittels erzielt, die eine Verminderung des Schmiermittelverbrauchs ermöglicht.
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Die beschriebene pneumatische Abbremsung der auf die Schieber wirkenden
Fliehkräfte kann natürlich auch auf Zellenverdichter mit Einzelschiebern an Stelle
von Sch.ieberpaaren übertragen werden. Es genügt hierfür, daß man die stufenkolbenfömigen
Schieberverbreiterungen k1 und die Rillen c4 in zweckentsprechender Weise bemißt.
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Bei Verwendung eines Verdichters gemäß der Erfindung für Flugzeugmotoren,
bei denen in großen Höhen der Saugdruck des Motors konstant gehalten werden soll,
kann der Trommelinnenraum mittels eines den gewünschten Druck erzeugenden Druckminderungsorgans
an den Druckraum des Verdichters angeschlossen werden, um trotz des veränderlichen
Außendruckes die pneumatische Pufferung der auf die Trennschieber wirkenden Fliehkräfte
aufrechtzuerhalten.