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Schnell laufender Umlaufverdichter mit schraubenförmigen Drehkolben
Umlaufverdichter finit schraubenförmigen Drehkolben sind bekannt. Die vorliegende
Erfindung gehört zu jenen Typen, bei denen die Drehkolben mit hoher Geschwindigkeit
umlaufen, und die ferner mit an. Inhalt veränderlichen Arbeitsräumen ausgestattet
sind, und in welchen ein Arbeitsraum mit früherem Verdichtungsbeginn im Verlauf
der Unidrehung mit einem Raum späteren Verdichtungsbeginns in Verbindung tritt.
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Beim Umlauf solcher Verdichter wird der Inhalt der Arbeitsräume vermindert,
wodurch das darin .eingeschlossene Arbeitsmittel so lange einer Verdichtung unterworfen
wird, bis die Arbeitsräume mit dem Verdichterauslaß in Verbindung kommen. Verfolgt
man den Verlauf der Verdichtung in zwei Arbeitsräumen, die miteinander in Verbindung
kommen, so sieht man, da[., in dem Zeitpunkt, in dem die Räume in \-erl)indung treten.
:i: dem einen Raum schon eine gewisse Verdichtung stattgefunden hat, während in
dein anderen Arbeitsraum noch keine 1e rdichtun erfolgt ist. Die Folge davon ist,
dali in dem Augenblick, in dem die beiden Räume vrrbunden werden, ein Druckausgleich
stattfindet, wobei der Druck des bereits tcilwcis: verdichteten Arbeitsinitteis
um einen wissen Betrag wieder herab-esetzt wird, was eine Entropievermehrun; und
einen entspi-cchenden Arbeitsverlust mit sich führt.
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Diese Nachteile werden ,#mäß der Ertindung dadurch vermieden, da13
vor der unmittelbaren Verbindung der beiden Arbeitsräume miteinander eine Verbindung
des ersten Arbeitsraumes mit dein zweiten Arbeitsraum oder eine Verbindung "mit
dem Freien vorgesehen ist. durch welche während der Zeit des Beginns der Inhaltsverminderung
des ersten Arbeitsraumes bis zur unmittelbaren Verbindung der beiden Arbeitsräume
miteinander Arbeitsmittel aus dem ersten in den zn-eiten Raum oder ins Freie strömen
kann.
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Es sind Kapselgehäuse mit zwei Läufern und teilweiser Absperrung des
Austrittskanals durch eine Steuerwalze bekannt. bei denen durch ein im Betriebe
einstellbares Mittel die Absperrung des Austrittskanals veränderlich gemacht wird.
Diese Kapsel--ebläse weichen grundsätzlich von der Erfindung insofern ab. als in
diesem Gebläse das Arbeitsmittel einfach durch den Auslaß hinausgeschoben wird und
eine Drucksteigerung erst nach erfolgter öfnung des Auslasses durch Verminderung
des Gesamtvolumens entsteht. Eine Verdichtung des Arbeitsmittels in mehreren an
Inhalt veränderlichen Arbeitsräumen, bei denen insbesondere ein Arbeitsraum, dessen
Inhalt früher vermindert wird, im Verlauf der Umdrehung mit einem zweiten Raum in
Verbindung kommt. dessen Inhalt später vermindert wird, und bei welchem die Verdichtung
auf den gewünschten Enddruck innerhalb des Drehkolbenarbeitsbereiches erfolgt, findet
bei jenen b--kannten Gebläsen nicht statt, die im übri--en den ihnen eigenen @langel.
nämlich ein; Rückströmung bereits verdichteten Arbeitsmittels, nicht vermeiden können.
Im Gegensatz zti diesen bekannten Kapselgebläsen bezieht sich die Erfindung ausschlieblich
auf Umlaufverdichter mit mehreren Arbeitsräumen tnit verschiedeilem
Verdichtungsbeginn
und bezw:ckt deren Verbesserung in der Richtung, daß die Entspannung von bereits
verdichtetem Arbeitsmittel, d. h. also Verdichtungsverluste mit Sicherheit vermieden
werden.
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Die Ausbildung des Verdichters kann in verschiedener Weise erfolgen.
Man kann z. B. die betreffenden Arbeitsräume in dem Augenblick, w .o in dem einen
Raum die Verdichtung beginnt, durch eine Leitung miteinander in Verbindung setzen,
so daß die Verdichtung von diesem Augenblick an gleichzeitig in beiden Räumen vor
sich geht. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Eintrittsöffnung des Verdichters
so anzuordnen oder die Länge der Drehkolben so zu bestimmen, daß der Arbeitsraum,
dessen Inhalt zuerst vermindert wird, so lange mit der Saugseite verbunden bleibt,
bis er mit dem anderen Arbeitsraum in Verbindung tritt.
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Die Erfindung wird imfolgendenran Handder beiliegenden Zeichnung näher
erläutert, in der Fig. i einen Schraubenverdichter im axialen Längsschnitt, Fig.2
einen Schnitt durch den Verdichter nach der Linie II-II der Fig. i und Fig.3 einen
der Fig.2 ähnlichen Schnitt mit einer Abänderung zeigt.
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Der in der Zeichnung dargestellte Verdichter besitzt einen schraubenförmigen
Drehkolben io und ein als schraubenförmiger Drehkolben ausgebildetes Widerlager
12, die beide von einem sich ihrem äußeren Umfang anschließenden Gehäuse 14 umgeben
sind, das zwecks Aufnahme einer Kühlflüssigkeit doppelwandig ausgebildet ist. Drehkolben
io und Widerlager 12 bestehen mit ihren zugehörigen Wellenteilen aus einem Stück
und sind in den die Radialdrücke aufnehmenden Rollenlagern 16, 18 bzw. 20, 22 und
in den die Axialdrücke aufnehmenden Kugellagern 24 bzw. 26 gelagert. Die Rollenlager
werden von mit dem Gehäuse. 14 verschraubten Gehäusedeckeln 28 und 3o getragen,
die den Arbeitsraum des Verdichters zu beiden Seiten in axialer Richtung abschließen.
Die Wellen von Drehkolben und Gegenlager sind mit Hilfe von Dichtungen 32, 34, 36
und 38 gedichtet.
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Der Antrieb des Verdichters erfolgt von der Welle 4o aus, deren Bewegung
durch die Zahnräder 42 und 44 auf den Drehkolben 12 übertragen wird, der gegenüber
dem Drehkolben i o so angeordnet ist, daß sich die beiden Läufer an keiner Stelle
berühren.
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Um die Läufer auch von innen kühlen zu können, sind die Wellen hohl
ausgebildet und mit je einem Innenrohr 46 bzw. 48 versehen. Zlvecks Innenkühlung
des Läufers io wird Kühlflüssigkeit durch eine Düse 5o in das Innere des Rohres
46 geleitet. Die Kühlflüssigkeit durchfließt zunächst das Rohr 46 in der Richtung
des Pfeiles 52, strömt dann zwischen dem Innenrohr und der Hohlwelle in entgegengesetzter
Richtung zurück und tritt in Richtung der Pfeile 54, 56 in einen durch einen Deckel
58 abgeschlossenen Raum 60 ein, den .es durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte
Auslaßöffnung verläßt, um rückgekühlt und von neuem dem Kühlsystem zugeführt zu
werden. Die Innenkühlung des Läufers 12 erfolgt, wie aus der Zeichnung ohne weiteres
ersichtlich ist, in gleicher Weise und braucht daher nicht näher beschrieben zu
werden.
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Der Einlaß in den Verdichter ist mit 62, der Auslaß mit 64 bezeichnet,
und zwar befindet sich der Einlaß auf der dem Beschauer zugewendeten Seite der Zeichenebene,
während der Auslaß auf der,entgegengesetzten Seite angeordnet ist. Der Deckel 3o
am Saugende des Verdichters ist mit radialen Bohrungen 66, 68 versehen, die von
den Läuferwellen nach außen sich erstrecken und den Zweck haben, eine Saugwirkung
auf die links von den Dichtungen 34 und 38 befindlichen Räume und ein Ansaugen von
Schmiermittel in den Verdichter zu verhindern. Der am Druckende des Verdichters
befindliche Deckel 28 besitzt ebenfalls von den Wellen nach außen führ-ende Bohrurgen
70, 72, die zu dem Zwecke vorgesehen sind, ein Eindringen von verdichtetem Mittel
in die die Lager enthaltenden, rechts von den Dichtungen 32 und 36 gelegenen Räume
mit Sicherheit zu verhindern und infolge von Undichtheiten austretendes Druckmittel
abzuleiten. Im Spalt zwischen dem Hochdruckende des Drehkolbens io und des Gehäusedeckels
28 sind eine oder mehrere Dichtungskanten 71 angeordnet, um den Druck nach außen
hin abzudrosseln.
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Fig, 2 zeigt Drehkolben und Widerlager in der Lage, in welcher die
Verdichtung des Arbeitsmittels, z. B. der Luft, beginnt, das durch den Einlaßstutzen
62 in den Saugraum 74 gelangt ist und bei der Drehung des Drehkolbens io im Sinne
des Pfeiles 7 6 in den Raum P eingeschlossen wurde, der von den Zähnen T und T,
des Drehkolbens sowie von dem Gehäuse 1 4. in Richtung senkrecht. zur Läuferachse
und von den Gehäusedeckeln 28 und 30 .in axialer Richtung begrenzt ist. Auch in
der Gewindelücke R des kleineren Läufers ist seine Luftmenge eingeschlossen. In
der dargestellten Lage hat noch keine Verdichtung der iii den Arbeitsräumen P und
R befindlichen Luftmengen stattgefunden.
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Ohne Berücksichtigung der später zu erörternden Ausbildung. des Deckels
3o gemäß der Erfindung würde sich der Verdichtungsvorgang wie folgt abspielen. Bei
Weiterdrehung der Läufer im Sinne der Pfeile 76
linv. ; S drin-t
der Zahn S des Widerla 'rcrs in den Raum P ein. wodurch der Inhalt dieses Raumes
verringert und der Druck cl"r darin eingeschlossenen Luft erhöht wird. Inn Raum
R findet dagegen vorläufig noch keine Verdichtung statt. Sobald der hintere Iicgrenzungspunkt
G dis Zahns S den Punkt.11 überlaufen hat, gelangen die Rä time P und R miteinander
in Verbindung, find der durch die Verdichtung im RaumP erzeugte Druck be-, gingt
wieder zu fallen.
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Um dies zii vermeiden. ist in dem das Saugende des Verdichters abschliel.,enden
Gehäusedeckel 3o ein Kanal ,#o vorgesehen, d,-,r durch die Öffnungen 8z und 5.1
mit dem Saugende des Verdichters verbundz-ti ist. Die Lag c der Öffnungen S_ und
84 ist so gewählt, daß beide Öffnungen von den darüber sich vorbeibewegenden Zähnen
T bzw. S spätestens in dein Augenblick freigegeben werden, in dem die Verdichtum-,
im Raum P einsetzt. Dies bedeutet. daß in dem genannten Augenblick die beiden ArbfiLSräumeP
und R durch den Kanal So miteinander verbunden Nverd:ti. so daß die Verdichtung,
praktisch genommen, in beiden Räumen gleichzeitig erfolgt, wobei Luft aus dem Raum
P im Sinne des Pfeiles SG in den RaumS überströmt. Der Kanal So kann auch im Gehäuse
14 angeordnet werden, wobei die Öffnungen S-2 und 84 auf der zylindrischen Fläche
des Gehäuses liegen und von den zylindrischen Begrenzungsflächen der Gewinde abgedeckt
werden.
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Bei der in Fig.3 gezeigten Ausführungsform wird die Verdichtung im
Raum P so lange verzögert, bis die Raume P und R in Verbindung kommen. In diesem
Falle ist (las Saugende des Verdichters in axialer Richtung nicht vollständig abgedeckt.
sondern teilweise offen. Der durch eine Endplatte SS o. dgl. abgeschlossene Teil
ist durch die Linien e, j, j, h, k, in, tt begrenzt, d. h. die außerhalb
dieser Platte liegende Fläche steht mit der Saugseite in unmittelbarer Verbindung.
Dies bedeutet aber. daß auch der Arbeitsraum P so lange finit der Saugseite verbunden
bleibt, bis die vordere Kante a des Drchkolbenzahnes T1 die Lage a' erreicht hat,
in welcher sie die Begrenzungslinie e der Platte SS überläuft. Bis dahin hat keine
Verdichtung stattgefunden. Die Linie .° ist nun so gewählt, daß die Kante a mit
ihr zusammenfällt, wenn der Punkt G des Zahns S des Widerla gers den @i:nlct .1/
überläuft, oder, mit anderen Worten, die Verdichtung ini baum P beginnt erst dann.
wenn die Räume P und R miteinander in Verbindung gekommen sind. Auch in diesem Falle
herrscht von Be--inn der Vcrdiclitun- ;in in hciclcn R@iutnen der -leiche Druck.
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Anstatt eine besondere Endp'.atte S S anzuordnen. kann der Gehäusedeckel
;o mit entsprechenden Ausnehmungen oder Kanälen versehen sein. die den Raum P so
lange mit der Saugseite bzw. finit der Atmosphäre verbinden, bis die Kanten die
La-e a' erreicht hat.
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Die ;rcstrichclte Linie b zeirt. weit die denyRaum R bildende Gc,#c-itidclücke
-clangt ist. wenn die Linien e und a' zusammenfallen. Vor diesem Zeitpunkt kann
der Raum R mit der Saugseite in Verbindung bleiben. woraus folgt, da[.) die Endplatte
auf der Seite des Läufers t= so weit nach innen geführt werden kann, dal', die zwischen
b und in gelegene Fläche noch verdeckt bleibt.
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Die Erfindung ist unabhängig von den Zahnformen. von der Anzahl der
zusammenarbeitenden Drehkolben bzw. Widerlager, von der Gangzahl der Drehkolben
u. dgl.