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Pumpe oder Kompressor Die Erfindung bezieht sich auf eine Pampe oder
Kompressor mit mindestens zwei in einem Zylinder relativ gegeneinander drehbaren
Schaufelsystemen. Jedes System enthält eine Nabe mit Schaufeln, die von dieser Nabe
getragen werden und sich jenseits derselben frei tragend fortsetzen.
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Die Geschwindigkeit solcher Pumpen oder Kompressoren ist durch die
auf die Schaufeln wirkenden bedeutenden Beanspruchungen begrenzt. Diese Beanspruchungen
führen, wenn eine bestimmte Geschwindigkeit überschritten wird, den Bruch der Schaufeln
in .der Gegend des Schaufelfußes, d. h. also dort, wo die Schaufel an (der Nabe"befestigt
ist, herbei.
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Außerdem ist bei diesen Pumpen oder Kompressoren noch folgendes zu
beachten. Man strebt dahin, Kammern zu bekommen, deren Volumen sich von Null bis
zu einem Maximum ändert, wobei das Maximum so groß als möglich sein .soll. Umderartige
Kammern zu erhalten, muß man also die Schaufeln so klein als möglich machen. Dies
hat bei den bisherigen Vorschlägen dazu geführt, daß auch die Stärke der Schaufeln
in der Gegend des Schaufelfußes, also dort, wo die Schaufel an der Nabe befestigt
ist, vermindert wind, was den zuerst erwähnten Nachteil bedingt, daß nämlich nur
mit kleineren Geschwindigkeiten gearbeitet werden kann. Die Aufgabe, -die der Erfindung
zugrunde liegt, besteht nun darin, ein Schaufelsystem zu erhalten, bei dem einerseits
sich das der Kammer von Null bis zu dem größtmöglichen Maximum ändern kann und andererseits
gleichzeitig die Befestigung der Schaufel an der Nabe derart ist, daß die Pumpe
oder der Kompressor eine große Geschwindigkeit haben kann, ohne daß die Gefahr eines
Bruches der Schaufeln bestehi.
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Erreicht wird. dies gemäß der Erfindung dadurch, daß die Seitenflächen
sowohl in dem an ider Nabe ansitzenden Teil als auch in dem frei tragenden Teil
nicht in radialen Ebenen der Nabe liegen, die Seiten der an (der Nabe ansitzenden
Teile untereinander einen kleineren Winkel bilden als die Seiten der frei tragenden
Teile, und ider von der Umfangsfläche und der Seitenfläche des an der Nabe eines
jeden Schaufelsystems ansitzenden Schaufelteiles eingeschlossene Winkel grundsätzlich
der Supplementwinkel des entsprechenden Winkels des frei tragenden Teils ist, wobei
alle Schaufeln gleichartig ausgebildet sind, so daß die .gegenüberliegenden Seiten
von zwei nabeneinanderliegenden Schaufeln sich aneinander anlegen können.
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An Hand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung im Wege eines
Ausführungsbeispieles noch weiter erläutert.
Die Fig. i ist ein
Schaubild -des einen Schaufelsystems mit drei Schaufeln.
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Die Fig.2 zeigt schaubildlich das andere Schaufelsystem, das mit-
dem der Fig. z zus ammenwirkt.
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In der Eig. 3 ist eine Gesamtansicht eines Kompressors nach der Erfindung
im axialen Längsschnitt gezeigt.
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Die Big. 4 ist eine Schnittansicht nach der Linie IV-IV der Fig. 3
in kleinerem Maßstab.
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Die Fig.5 ist gleichfalls eine solche Schnittansicht nach der Linie
V-V der Fig. 3. Die schematische Darstellung der Fig.6 dient zur Erläuterung des
grundsätzlichen Erfindungscharakters.
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Der Kompressor hat zwei Schaufelsysteme mit relativen Drehbewegungen
zueinander. Das eine System nach der Fig. i . weist eine Welle i und drei Schaufeln
:2 auf, die über einen Teil ihrer Länge an der Welle i festgemacht sind. Das Schaufelsystem
der Fig. 2 besteht aus einer Hohlwelle 3 mit drei Schaufeln 4, die gleichfalls an
der Welle 3 über einen Teil ihrer Länge festgemacht sind. Der Übersichtlichkeit
halber ist nur .eine einzige Schaufel 4 in -der Fig. 2 dargestellt, während die
beiden andern Schaufeln weggelassen sind. Des ferneren ist auch aus diesem Grunde
die Fig. 2 in einem größeren Maßstab gezeichnet. Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist,
befinden sich die beiden Schaufelsysteme im Innern .des. Zylinders 5. Es sind geeignete
Mittel vorgesehen, um in veränderlicher Bewegung die Wellen i und 3 in Drehung zu
versetzen, um in bekannter Weise den Raum der Kammern 6 sich ändern zu lassen.
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Fig.2 zeigt schaubildlich den Wert der Fußverstärkung im einzelnen.
Wäre die Schaufel in üblicher Weise für einen Schaufelwinkel A OB elltworfen,
so wäre die Wurzel ab. Wenn man zu beiden Seiten von 0A und' OB gleiche Winkel
aAN .= aAM =`bBP = bB0 ansetzt, so wird der. so . erhaltene Fuß
ON größer als ab. Dagegen verringert sich der frei tragende Teil um;
einen entsprechenden Wert.
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Setzt man diese beiden Systeme in den Zylinder 5 ein, so kann .man
ihnen die gleiche Drehbewegung geben, wie wenn jede Schaufel als Profil den Winkel
AOB hätte, wobei die Felge, -welche die Abdeckung herstellt, beibehalten wird.
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Dies neue Profil erfordert das Aufhalten des Gasdruckes. Die Druckkräfte
wirken auf die Dreiecke Ai11N und BP O und werden nur teilweise durch die
auf die Schaufelenden wirkenden Drucke ausgeglichen. Die'seDruckkräfte werden durch
Anschläge aufgenommen, die zwischen den konzentrischen, mit jedem System verbundenen
Wellen liegen. Man beschränkt die Beiveggung der Anschläge auf die Relativbewegung
einer Welle zur ,anderen. Diese Anschlageinrichtung gemäß der Erfindung gestattet
die Regelung des seitlichen Spiels der Gesamtheit der Schaufeln im Zylinder durch
ein einziges Organ, zweckmäßig einen -.doppelten Anschlag in Verbindung mit dem
äußeren Lager der inneren Welle.
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Der Gas- oder Flüssigkeitsdruck sucht die Schaufeln 2, die an der
inneren Welle i fest sind, in der Richtung y-x zu bewegen und die an der äußeren
Welle 3 festen Schaufeln in der Richtung x-y. Die Einfügung eines glatten oder Kugelringes
io zwischen den Wellen i und 3 hebt diese Verschiebungen auf, und die Regelung der
Stellung der beweglichen Organe im Zylinder 5 geschieht durch Einstellung des Lagers
i i mit doppeltem Stellring am Ende der inneren Welle i. In dem gezeigten Beispiel
wird diese Regelung durch ein Gewinde im Zylinderboden und eine Sperrschraube 12
vorgenommen. Die Schaufeln 2 und 4 brauchen mit den Wellen i und 3 nicht aus einem
Stück zu bestehen, sondern können, wie dargestellt, über Naben ia und 3a starr an
diese raugesetzt sein.
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Erfindungsgemäß besitzen ferner .die Zu-und Auslaßöffnungen i3 Ränder,
,die schräg zu :den Rändern der Schaufelfelgen verlaufen, um durch Ausgleichung
der Bewegungen des Fluidums einen leisen Gang z.u erzielen.
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An Hand der Fig. 6 wird im folgenden der grundsätzliche Charakter
der Erfindung eingehender erläutert.
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Die Schaufeln des einen wie des anderen Systems unterliegen gleichen
Beanspruchungen. Wenn man keine Anhäufung von Metall in einem der Systeme wünscht
und die Räume im Innern des Zylinders besser ausnutzen will, so ist es ratsam, die
Schaufeln des einen Systems denen des anderen .genau ähnlich zu machen; sie würden
also am Umfang gleich breit sein. So isst nach Fig. 6 AB des einen Systems
.gleich BC des anderen.
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Unabhängig von - ihrer Form müssen die Schaufeln symmetrisch sein,
und wenn ihre entgegengesetzten Flächen sich von einem System zum anderen berühren,
so hat man, wenn ox und oy ihre Symmetrieachsen darstellenr: xy + AB = BC.
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Bei den bekannten Einrichtungen verwendet man -als $e rührungsebene
der Schaufeln die Radialebene OB. In diesem Fall ist .die Breite der Schaufeln am
Fuß ab = bc. Diese Breite hängt ab von den Werten von OB
und AB, die
in einem gewissen Maß zwangsläufig sind. ab oder bc können ungenügend zum
Widerstand gegen die in Betracht kommenden Beanspruchungen sein. Zur Abhilfe
könnte
man den Fuß,der Schaufeln AB in seinem an der Nabe befestigten Teil durch
breite Ausrundungen P verstärken, muß dabei -aber den frei tragenden Teil der Schaufeln
BC in der gezeigten Weise formen, d. h. seine inneren Kanten zu einem Kreisbogen
P' abarbeiten, der mit P zur Deckung zu bringen ist.
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Die Erfindung gestattet, unter Beibehaltung aller sonstigen Anordnungen
die Schaufeln an ihrer Ansatzstelle an der Nabe sehr weitgehend zu verstärken. Sie
besteht grundsätzlich sdarin, die entgegengesetzten Berührungsflächen der Schaufeln
in die theoretischen Ebenen Ad, Bd, Be, Ce zu verlegen, wobei die Punkte
d .und e die Schnittpunkte der Achsen o_x und o3, -mit dem Umfang der Nabe darstellen.
Hierbei @Nvird die Breite der Schaufelfüße an der Nabe gleich df, d. h. zweimal
die theoretische Breite ab der bekannten Einrichtungen. Die frei tragenden
Teile der Schaufeln erhalten Querschnitte von der Form der krummlinigen Dreiecke
AdB.