DE1006576B - Drehkolbenverdichter mit am Rotor angelenkten Schaufeln - Google Patents

Description

• Drehkolbenverdichter mit am Rotor angelenkten Schaufeln Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehkolhenverdichter mit einem im Verdichtergehäuse mit unveränderlicher Exzentrizität gelagerten Rotor, an dessen Umfang zur gleitenden Abdichtung gegenüber der Gehäuseinnenwand dienende Schaufeln angelenkt sind.
• Bei solchen Verdichtern treten vor allem an der Innenwand des Verdichtergehäuses und an den an dieser Innenwand anliegenden Stellen der Schaufeln Abnutzungen auf, die durch die Reibung der Schaufeln gegen die Gehäuseinnenwand entstehen und überdies an verschiedenen Stellen dieser Innenwand unterschiedliche Stärke haben. Selbst wenn man die Schaufeln mit Gegengewichten ausrüstet und dadurch die an ihnen angreifenden Fliehkräfte teilweise ausgeglichen werden, verbleiben immer noch durch die Schaufeln hervorgerufene Reibungskräfte, die eine unterschiedliche Abnutzung der Innenwand ergeben. Diese Reibungskräfte hängen vor allem von den an den Schaufeln wirksam werdenden Fliehkräften ab, die sich im Verlaufe eines Rotorumlaufs ändern, weil die Rotorachse nicht mit der Gehäuseachse zusammenfällt, sondern sich in einem bestimmten, durch die Exzentrizität bedingten Abstand von dieser befindet.
• Die auf die Gehäuseinnenwand im Verlaufe einer Rotoruindrehung ausgeübten Reibungskräfte ändern sich auch infolge der Druckunterschiede des geförderten Strömungsmediums an den beiden Seiten jeder Schaufel und bei einem Drehkolbenverdichter mit horizontal liegender Drehachse auch infolge des Eigengewichts der Schaufeln. Dabei ändert sich der genannte Druckunterschied in Abhängigkeit von der jeweiligen Schaufelstellung im Verdichtergehäuse. führt an einzelnen Stellen sogar zur Umkehrung des Druckverhältnisses und wirkt auf die Schaufeln im entgegengesetzten Sinne wie die Fliehkraft.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel zu beheben und einen Drehkolbenverdichter der eingangs genannten Art zu verbessern. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Form der Innenwand des Verdichtergehäuses von der Gestalt einer mit seiner Achse gegenüber der Rotorachse parallel versetzten Kreiszylinderfläche derart abweicht, daß die gesamten, durch die Schaufeln auf die Innenwand ausgeübten Kräfte, vor allem zusammengesetzt aus den Wirkungen der Fliehkraft, des Schaufelgewichts und der gegen die beiden Schaufelseiten jeder Schaufel wirkenden unterschiedlichen Drücke des geförderten Gases oder sonstigen kompressiblen Strömungsmittels, etwa konstant sind.
• Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung beschrieben ist; es zeigt Abb.l einen schematisch gehaltenen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Drehkolbenverdichter, Abb. 2 die unterschiedliche Gestaltung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Gehäuseinnenwand gegenüber einer entlang einer Kreiszylinderfläche verlaufenden Gehäuseinnenwand in einer ebenfalls scheinatischen Darstellung.
• Das aus Abb. 1 ersichtliche Verdichtergehäuse 1 weist an seinem Umfang einerseits eine Reihe von Ansaugöffnungen 2 und andererseits eine Reihe von Austrittsöffnungen 3 auf, und in ihm befindet sich ein in der Richtung des Pfeiles dieser Abbildung drehbarer Rotor 4, dessen Drehachse 5 im Verdichtergehäuse 1 an einer stets gleichbleibenden Stelle gelagert ist.
• Der Rotor 4 trägt Schaufeln 6, die durch Gelenke 7 an ihm angelenkt sind und die während der Rotordrehung bzw. irn Betrieb des Verdichters entlang der Innenwand des Verdichtergehäuses 1 gleiten und dabei eine entsprechende Reibung erzeugen. Die während der Rotordrehung an den einzelnen Schaufeln auftretenden Fliehkräfte nehmen an den Stellen, wo sich die Schaufeln bei ihrer Schwenkung um ihre Gelenke 7 von der Drehachse 5 des Rotors 4 entfernen, zu und bewirken dadurch an diesen Stellen eine stärkere Reibung der Schaufeln 6 am Verdichtergehäuse 1. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die Schaufeln in bestimmten Lagen die Neigung haben, infolge ihres Eigengewichts von der Innenwand des '#T erdichtergehäuses 1 wegzuschwenken, in Abb. 1 z. B. die links befindlichen, in anderen entsprechenden Lagen dagegen durch ihr Eigengewicht wieder die Neigung haben, verstärkt gegen die Gehäuseinnenwand zu reiben, wie z. B. die in Abb. 1 auf der rechten Seite befindlichen Schaufeln.
• Schließlich werden vor allem während der Verdichtung (in Abb. 1 im links oben befindlichen Bereich des Verdichters) auf die beiden Seiten jeder Schaufel verschieden große Drücke ausgeübt, die dort den die Anlage der Schaufeln an der Gehäuseinnenwand bewirkenden Fliehkräften entgegenwirken.
• Es ist möglich, die durch die Schaufeln gegen die Gehäuseinnenwand ausgeübten Kräfte von Fall zu Fall genau zu berechnen, sowohl die reinen Zentrifugalkräfte als auch die durch das Eigengewicht hervorgerufenen und schließlich auch die durch die an den beiden Seiten der Schaufeln vorhandenen Druckunterschiede erzeugten diesbezüglichen Kräfte. Daraus läßt sich dann ohne weiteres eine entsprechende Änderung des Abstandes irgendeiner Stelle der Gehäuseinnenwand von der theoretischen Mittelachse 8 des Verdichtergehäuses 1 ableiten. Diese Berechnung muß selbstverständlich für Schaufeln mit untereinander völlig gleichen Abmessungen und Eigenschaften durchgeführt werden, damit die durch die Schaufeln gegenüber der Gehäuseinnenwand ausgeübten Kräfte eine jederzeitige Anlage derselben an dieser Innenwand gewährleisten, andernfalls müßte befürchtet werden, daß einzelne Schaufeln sich von der Gehäuseinnenwand entfernen und dadurch eine Verringerung der Verdichtung zur Folge haben.
• Die praktische Herstellung der richtigen Form der nicht kreiszylindrischen Gehäuseinnenwand erfolgt vorteilhaft in der Weise, daß diese Innenwand aus einer Reihe aneinandergereihter Kreiszylinderabschnitte mit lediglich parallel zueinander versetzten und innerhalb der Innenwand gelegenen Achsen besteht, wobei jeweils zwei benachbarte Abschnitte entlang ihrer geradlinigen Stoß- bzw. Übergangsstelle eine gemeinsame Tangentialebene aufweisen.
• Eine entsprechende praktische Gestaltung der Gehäuseinnenwand geht im einzelnen aus Abb. 2 hervor, in der die Achsen der verschiedenen Kreiszylinderabschnitte eingezeichnet sind. In dieser Abbildung ist z. B. 9 die Achse eines Kreiszylinderabschnittes 10, der gegenüber der theoretischen Kreiszylinderfläche 11 (mit ihrer Achse 8) nach der Innenseite des Verdichtergehäuses versetzt ist. Die dadurch hervorgerufene Verringerung des Abstandes des Kreiszylinderabschnittes 10 von der Achse 8 nimmt auf die Tatsache Rücksicht, daß der in diesem Bereich vorhandene Druckunterschied der auf die beiden Seiten jeder Schaufel wirkenden Gasdrücke auf die Schaufeln im Sinne eines Entfernens derselben von der Gehäuseinnenwand einwirkt. Man muß in diesem Bereich außerdem der durch das Abschwenken der Schaufeln 6 vom Rotor 4 und damit auch von dessen Achse 5 verstärkten Fliehkraft entgegenwirken.
• Auf den schon genannten Kreiszylinderabschnitt 10 folgt in Drehrichtung ein Kreiszylinderabschnitt 12 mit einer Achse 13. Beide Zylinderabschnitte gehen an ihren einander zugekehrten und die Übergangslinie 14 bildenden Kanten derart ineinander über, daß sie an dieser Stoß- bzw. Übergangsstelle eine gemeinsame Tangentialebene aufweisen.
• Auf den Kreiszylinderabschnitt 12 folgen in Drehrichtung des Rotors 4 noch die Kreiszylinderabschnitte 15, 17, 19 und 21, jeweils mit den Achsen 16, 18, 20 und 22. Dabei ist z. B. der Zylinderabschnitt 17 gegenüber der theoretischen Kreiszylinderfläche 11 etwas nach außen gewölbt, wodurch der an dieser Stelle erfolgenden Entspannung des Strömungsmittels und dem in diesem Bereich überwiegenden Eigengewicht der Schaufeln Rechnung getragen wird. Auch der Kreiszylinderabschnitt 21 ist im gleichen Sinn nach außen gewölbt, wobei dort nicht nur dem Eigengewicht der Schaufeln, sondern auch noch einem an den Schaufeln durch das dortige Ansaugen im Sinne eines Entfernens von der Gehäuseinnenwand wirkenden Kraft durch eine der Auswölbung entsprechend vergrößerte Ausschwenkung und damit vergrößerte Fliehkraft entgegengewirkt werden soll.
• Es ist natürlich zu beachten, daß die jeweilige, praktisch ausgeführte Form des Verdichtergehäuses von Fall zu Fall bestimmt werden muß, und zwar in Abhängigkeit von den verschiedenen Eigenschaften der Schaufeln, von der Rotorversetzung gegenüber der Achse des Verdichtergehäuses und auch mit Rücksicht auf die Lage des Verdichtergehäuses gegenüber der Senkrechten. Somit ist die Erfindung nicht auf das beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Drehkolbenverdichter mit einem im Verdichtergehäuse mit unveränderlicher Exzentrizität gelagerten Rotor, an dessen Umfang zur gleitenden Abdichtung gegenüber der Gehäuseinnenwand dienende Schaufeln angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Innenwand des Verdichtergehäuses (1) von der Gestalt einer mit seiner Achse (8) gegenüber der Rotorachse (5) parallel versetzten Kreiszylinderfläche derart abweicht, daß die gesamten, durch die Schaufeln (6) auf die Innenwand (1) ausgeübten Kräfte, vor allem zusammengesetzt aus den Wirkungen der Fliehkraft, des Schaufelgewichts und der gegen die beiden Schaufelseiten jeder Schaufel wirkenden unterschiedlichen Drücke des geförderten Gases oder sonstigen kompressiblen Strömungsmittels, etwa konstant sind.
2. 2. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Verdichtergehäuses (1) eine insofern von einer Kreiszylinderfläche abweichende Gestalt aufweist, als sie aus einer Reihe aneinandergereihter Kreiszylinderabschnitte (10, 12, 15, 17, 19, 21) mit lediglich parallel zueinander versetzten und innerhalb der Innenwand gelegenen Achsen (9, 13, 16, 18, 20, 22) besteht, wobei jeweils zwei benachbarte Abschnitte (z. B. 10,12) entlang ihrer geradlinigen Stoß- bzw. Übergangsstelle (14) eine gemeinsame Tangentialebene aufweisen.