AT211945B

AT211945B - Schraubenradmaschine

Info

Publication number: AT211945B
Application number: AT144959A
Authority: AT
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner Ab
Priority date: 1958-02-27
Filing date: 1959-02-24
Publication date: 1960-11-10
Also published as: BE576046A; FR1224330A; GB851262A; DK98144C; CH375474A; US2975963A; DE1109704B

Description

Schraubenradmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubenradmaschine, die mit zusammenwirkenden männlichen und gelblichen Rotoren ausgestattet ist, wobei der männliche Rotor schraubenförmig verlaufende konvexe
Kämme und dazwischenliegende Nuten und der weibliche Rotor schraubenförmig verlaufende konkave
Kämme und dazwischenliegende Nuten aufweist.

Solche Schraubenradmaschinen sind insbesondere zur Kompression oder Expansion gasförmiger Medien in mehreren Stufen geeignet.

Die charakteristischen Merkmale der Erfindung bestehen darin, dass bei zwei-oder mehrstufiger Ausbildung der Maschine jeder Rotor eine der Anzahl oder Stufen entsprechende Anzahl von Abschnitten mit einem gemeinsamen Grundprofil aufweist, wobei aber in einer Stufe niedrigeren Druckes die Kämme des weiblichen Rotorabschnittes, wie an sich bei einstufigenMaschinen bekannt, mit über das Grundprofil vorstehenden Kopfteilen versehen sind und wobei diese Kopfteile im Profil über die Kämme des benachbarten weiblichen Rotorabschnittes in der Stufe nächst höheren Druckes hinausragen, während die Nuten des zu- geordneten männlichen Rotorabschnittes, wie an sich ebenfalls bei einstufigen Maschinen bekannt, am Nutengrund mit diesen Kopfteilen entsprechenden Vertiefungen versehen sind.

Ferner ist es vorteilhaft, dass bei zweistufiger Ausführung in der zweiten Druckstufe, d. h. in der Hochdruckstufe, die Enden der Kämme des weiblichen, nach dem Grundprofil ausgebildeten Rotorabschnittes und die Gründe der Nuten des zugeordneten männlichen Rotorabschnittes auf bzw. nahe dem be-- züglichen Teilkreis liegen.

Zweckmässig sollen die Kämme und Nuten der verschiedenen Abschnitte eines Rotors den gleichen Steigungswinkel haben.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung liegen die Kopfteile des weiblichen Rotors ausserhalb des Teilkreises dieses Rotors und die Nutenvertiefungen des männlichen Rotors, die mit diesen Kopfteilen zusammenarbeiten, innerhalb des Teilkreises dieses Rotors.

Die verschiedenen Abschnitte jedes Rotors haben zweckmässig gleiche Teilkreise.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Austührungsform der Erfindung besteht jeder Rotor mit allen seinen Abschnitten aus einem Stück, so dass der Rotor nur an den äusseren Enden gelagert werden muss ; die einzelnen Abschnitte des Rotors werden dann gegeneinander abgedichtet. Vorzugsweise ist ferner der männliche Rotor viergängig ausgebildet, wobei die Kämme in den einzelnen Stufen den Rotor unter einem Winkel umschlingen, der kleiner als 3600 ist. In der Niederdruckstufe kann dieser Umschlingungswinkel zwischen 275 und 3250 liegen, vorzugsweise soll er aber maximal 3000 betragen. In der Hochdruckstufe kann der Umschlingungswinkel zwischen 150 und 190 liegen ; er soll aber vorzugsweise mindestens 1700 betragen.

Das Verhältnis zwischen Rotorlänge und Rotordurchmesser soll in der Niederdruckstufe zwischen 1, 1 und 1, 4, in der Hochdruckstufe zwischen 0, 6 und 0, 8 liegen ; vorzugsweise beträgt dieses Verhältnis etwa 1, 25 bzw. 0, 7.

Bei einem viergängigen männlichen Rotor ist es ausserdem vorteilhaft, den weiblichen Rotor sechsgängig auszuführen.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäss ausgebildeten Kompressor. Fig. 2 stellt die Rotoren des Kompressors nach Fig. 1 in Draufsicht dar. Fig. 3 zeigt den Querschnitt der Rotoren der Hochdruckstufe nach der Linie 3-3 in Fig. l, und Fig. 4 zeigt analog einen

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Fig. 1 zeigt einen zweistufigen Kompressor mit einem Gehäuse, das aus dem Niederdruckendteil 10, einem Oberteil 12, einem Unterteil 14 und einem Hochdruckendteil16 besteht. Im Niederdruckendteil10
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Inseoberteil 12 ein Mitteldruckauslass 20, im Gehäuseunterteil 14 ein Mitteldruckeinlass 22 und im Gehäuseoberteil 12 und im Hochdruckendteil 16 ein Hochdruckauslass 24 angeordnet.

Der Oberteil 12 und der Unterteil 14 des Gehäuses umschliessen zwei Arbeitskammern, von denen jede durch zwei einander sich schneidende zylindrische Bohrungen gebildet wird, in welchen je ein männlicher Rotor 26 bzw. ein weiblicher Rotor 28 angeordnet ist. Diese Rotoren sind im Niederdruck-und Hochdruckendteil 10 bzw. 16 ge-
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den Unterteil 14 des Gehäuses abdichtet.

Der Hochdruckabschnitt 32 des männlichen Rotors 26 hat vier schraubenförmig verlaufende konvexe Kämme oder Wülste 42 (Fig. 3), die zum überwiegenden Teil ausserhalb des Teilkreises 44 liegenund zwischen einander Nuten 46 bilden. Der Hochdruckabschnitt 36 des weiblichen Rotors 28 weist sechs schraubenförmige konkave Kämme 48 auf, die zum überwiegenden Teil innerhalb des Teilkreises 50 liegen und zwischen einander Nuten 52 bilden (Fig. 3).

Der Niederdruckabschnitt 30 des männlichen Rotors 26 hat in ähnlicher Weise vier schraubenförmige konvexe Kämme 54 (Fig. 4), die zum überwiegenden Teil ausserhalb des Teilkreises 44 liegen und zwischen einander Nuten 56 bilden, von denen aber jede eine innerhalb des Teilkreises 44 liegende Nutvertiefung 58 aufweist. Der Niederdruckabschnitt 34 des weiblichen Rotors 28 weist sechs schraubenförmige, im wesentlichen konkave Kämme 60 und dazwischenliegende Nuten 64 auf, wobei die Kämme 60 zum überwiegenden Teil innerhalb des Teilkreises 50 liegen, aber mit Ansatz- oder Kopfteilen 62 versehen sind, die ausserhalb'des Teilkreises 50 liegen.

Die Querschnitte des männlichen Rotors26 im Niederdruckabschnitt 30'und im Hochdruckabschnitt 32 sind, abgesehen von den in den Nuten des Niederdruckabschnittes vorgesehenen Nutvertiefungen 58, gleich. Das gleiche gilt von den Querschnitten des weiblichen Rotors 28 im Niederdruckabschnitt 34 und
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abgesehenVorschub, sondern auch mit den gleichen Werkzeugen bearbeitet werden können, was zu einer entsprechenden Verminderung der Herstellungskosten, führt.

Um den günstigsten Wirkungsgrad erreichen zu können, ist der männliche Rotor so ausgebildete dass im Niederdruckabschnitt jeder schraubenförmige Kamm etwa 3000 des Rotorumfanges umschlingt und das Verhältnis zwischen Abschnittslänge und Abschnitts- durchmesser etwa 1, 25 beträgt ; im Hochdruckteil beträgt dieser Umschlingswinkel für jeden Kamm etwa 1700, und das Verhältnis zwischen Abschnittslänge und Abschnittsdurchmesser liegt bei etwa 0, 7.

Ferner sind die Rotoren so ausgebildet, dass die Profile der Kämme und der Kopfteile und Nutenvertiefungen aus Kreisbögen zusammengesetzt sind, welche beim männlichen und weiblichen Rotor mit Ausnahme eines Spiels in der Grösse von 0, 08 bis 0, 11 mm zwischen den Rotoren sowohl im Hochdruck- als auch im Niederdruckabschnitt einander entsprechen. Das Spiel wird vorgesehen, um einen direkten Kontakt zwischen den Rotoren und damit die Gefahr des Festfressens zu vermeiden. Nur der männliche Rotor wird direkt von einer Motorwelle angetrieben, wogegen der weibliche Rotor in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Synchronisiergetriebes vom männlichen Rotor getrieben wird.

Der Kompressor arbeitet nun auf die nachfolgend geschilderte Weise : Durch den Niederdruckeinlass 18 wird Niederdruckgas angesaugt, das im Niederdruckabschnitt 30,34 auf Mitteldruck komprimiert und durch den Mitteldruckauslass 20 abgeleitet wird. Daraufhin wird das Gas durch den Mitteldruckeinlass 22 in den Hochdruckabschnitt 32,36 gesaugt, wo es auf hohen Druck komprimiert und sodann durch den Hochdruckauslass 24 abgeleitet wird. Durch unterschiedliche Bemessung der Querschnitte der Rotorabschnit- te 30,32 bzw. 34,36 ist es möglich, in den beiden Abschnitten gewichtsmässig die gleiche Gasmenge kontinuierlich zu verarbeiten, obwohl sich das Volumen mit Druck und Temperatur'ändert und der Steigungswinkel der Rotorkämme in den beiden Abschnitten gleich gross ist.

Die Grösse der Kopfteile 62 und der Nutenvertiefungen 58 ist im Querschnitt vorzugsweise so bemessen, dass jeder der beiden Kompressorabschnitte die gleiche Gewichtsmenge Gas pro Zeiteinheit verarbeitet, so dass kein zusätzlicher Sammelbehälter zwischen den beiden Druckstufen vorgesehen werden muss. Anderseits kann auch eine Ausfüh- rungsform mit einem zwischen den beiden Druckstufen angeordneten Zwischenkühler Vorteile bieten. Es muss jedoch dann diese Abkühlung bei der Dimensionierung des Querschnittes der Kopfteile und der mit

diesen zusammenarbeitenden Nutenvertiefungen berücksichtigt werden. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann konstruktiv noch verschiedenartig abgewandelt werden.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Schraubenradmaschine, die mit zusammenwirkenden männlichen und weiblichen Rotoren ausge- stattet ist, wobei der männliche Rotor schraubenförmig verlauiende konvexe Kämme und dazwischenlie- gende Nuten und der weibliche Rotor schraubenförmig verlaufende konkave Kämme und dazwischenlie- gende Nuten aufweist. dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei-oder mehrstufiger Ausbildung der Maschine jeder Rotor (26, 28) eine der Anzahl der Stufen entsprechende Anzahl von Abschnitten (30,32 bzw.

34,36) mit einem gemeinsamen Grundprofil aufweist, wobei aber in zumindest einer Stufe niedrigeren
Druckes die Kämme (60) des weiblichen Rotorabschnittes (34), wie an sich bekannt, mit über das Grund- profil vorstehenden Kopfteilen (62) versehen sind und diese Kopfteile im Profil über die Kämme des benachbarten weiblichen Rotorabschnittes (36) in der Stufe nächst höheren Druckes hinausragen, während die
Nuten (56) des zugeordneten männlichen Rotorabschnittes (30), wie an sich bekannt, am Nutengrund mit diesen Kopfteilen entsprechenden Vertiefungen (58) versehen sind (Fig. 2,4).

Claims

2. Schraubenradmaschine nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass bei zweistufiger Ausführung in der zweiten Druckstufe, d. h. in der Hochdruckstufe (32, 36), die Enden der Kämme (48) des weiblichen, nach dem Grundprofil ausgebildeten Rotorabschnittes (36) und die Gründe der Nuten (46) des zugeordneten männlichen Rotorabschnittes (32) auf bzw. nahe dem bezüglichen Teilkreis (44 bzw. 50) liegen.

3. Schraubenradmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämme und Nuten der verschiedenen Abschnitte eines Rotors den gleichen Steigungswinkel haben.

4. Schraubenradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. dass die Kopfteile (62) des weiblichen Rotorabschnittes (34) ausserhalb des Teilkreises (50) und die diesen Kopfteilen entsprechenden Vertiefungen (58) in den Nuten des männlichen Rotorabschnittes (30) innerhalb des Teilkreises (44) liegen (Fig. 4).

5. Schraubenradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Abschnitte (30,32 bzw. 34,36) jedes Rotors (26 bzw. 28) den gleichen Teilkreisdurchmesser haben.

6. Schraubenradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ro- tor (26, 28) mit allen Abschnitten (30, 32 bzw. 34,36) aus einem Stück besteht.

7. Schraubenradmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rotor an seinen Enden gelagert ist und dass seine einzelnen Abschnitte gegeneinander abgedichtet sind.

8. Schraubenradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der männliche Rotor viergängig ausgebildet ist und jeder Kamm eines Abschnittes einen Umfangsbereich von weniger als 3600 des Rotors umschlingt.

9. Schraubenradmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet. dass der Umschlingungswinkel der Kämme in der Niederdruckstufe beim männlichen Rotor zwischen 2 75 und 3250 liegt und vorzugsweise maximal 3000 beträgt.

10. Schraubenradmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungswinkel der Kämme in der Hochdruckstufe beim männlichen Rotor zwischen 150 und 1900 liegt und vorzugsweise minimal 1700 beträgt.

11. Schraubenradmaschine nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen Rotorlänge und Rotordurchmesser im Niederdruckteil zwischen 1, 1 und 1, 4 und im Hochdruckteil zwischen 0, 6 und 0, 8 liegt und vorzugsweise etwa 1, 25 bzw. 0, 7 beträgt.

12. Schraubenradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weibliche Rotor sechsgängig ausgebildet ist.