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Flügelradverdichter
Den Gegenstand der Erfindung bildet einFlügelradverdichter mit einem in dem mit Eintritt- und Austrittstutzen versehenen Verdichtergehäuse exzentrisch gelagerten Rotor und in diesem Gehäuse praktisch ohne Spiel umlaufenden Verdrängerflügeln, die den als Hohlzylinder ausgebildeten, mit entsprechenden Schlitzen versehenen und an den Längskanten dieser Schlitze mit Dichtungsrollen ausgestatteten Rotor durchsetzen und auf einer zentrisch im Gehäuse liegenden Welle gelagert sind, wobei ein Flügel mit dieser den Antrieb des Verdichters bildenden Welle fest verbunden ist und den Rotor mitdreht, während wenigstens ein lose auf dieser Welle sitzender Flügel vom Rotor mitgenommen wird.
Die an einem solchen Flügelradverdichter erfindungsgemäss vorgesehenen Verbesserungen verfolgen hauptsächlich den Zweck, die in diesen Maschinen zwischen ihren beweglich zusammenarbeitenden Teilen erforderlichen Dichtungen wirksamer zu gestalten und deren Verschleiss zu verringern.
Bekannte Flügelradverdichter bestehen aus einem mit einem Saugstutzen und einem Druckstutzen versehenen zylindrischen Gehäuse, einem darin exzentrisch angeordneten hohlen zylindrischen Rotor und aus auf einer zentrisch im Gehäuse gelagerten Welle angebrachten, den Rotorkörper durchsetzenden, zwischen Gleit-oder Wälzlagern geführten Flügeln.
Diese bekannten Flügelradverdichter, die auch als Flüssigkeitspumpe ausgebildet sein können, sind insoferne nachteilig, als eine gute Dichtung nicht erreicht wird, ferner ihre Herstellung durch einfache Bearbeitung ihrer Teile auf Werkzeugmaschinen unmöglich und deshalb kostspielig ist, und schliesslich auch insofern, als die Abnutzung ihrer beweglichen Teile beträchtlich ist, wenn die Maschine unter un- günstigenBedingungen arbeiten muss, z. B. wenn das zu fördernde Medium, z. B. Reinwasser, nicht durch Schmieröl verunreinigt werden soll.
Demgemäss setzt sich die Erfindung das Ziel, einen verbesserten Flügelradverdichter der eingangs genannten Art zu schaffen, der leicht zu bearbeitende Bestandteile aufweist, wobei mit verhältnismässig einfachen Konstruktionselementen ein solcher Dichtungsgrad erreicht wird, dass der Verdichter auch unter ungünstigen Bedingungen und im Dauerbetrieb zuverlässig arbeitet.
Die Abdichtung der Kammern des Flügelradverdichters ist abhängig von dem Dichtungseffekt
1. zwischen den Flügeln und dem Rotor an den Stellen, wo die Flügel die zylindrische Wand des. Rotorkörpers durchsetzen,
2. zwischen den äusseren Flügelkanten und der Innenwand des Verdichtergehäuses,
3. zwischen dem Rotor und dem Verdichtergehäuse, u. zw. nicht nur an der Stelle, wo der Rotorkörper die Innenwand des Gehäuses berührt, sondern auch insbesondere zwischen den Enden des Rotors und den Stirnwänden des Gehäuses.
In der deutschen Patentschrift Nr. 1029522 ist eine Abdichtung für Flügelradverdichter beschrieben, gemäss der als Gleit- und Dichtmittel zwischen den sich berührenden Teilen des Rotors und der Verdrängerflügel Rollen- bzw. Nadellager angeordnet sind und das Querschnittsprofil der Verdrängerflügel entsprechend der Abwälzkurve ausgebildet ist.
Eine solche Ausführung hat sich jedoch als ungenügend erwiesen, um die erwünschte praktisch hermetische Abdichtung der Kompressionskammern zu gewährleisten, weil die Zahl der zu dichtenden Stellen zu gross ist. Die Erfindung verfolgt den Zweck, eine vollständige Abdichtung des Kompressors zu erreichen, ohne die Konstruktion zu komplizieren und zu verteuern und trotzdem eine auch im Dauerbetrieb zuverlässig arbeitende Maschine zu schaffen.
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Bei einem Flügelradverdichter der eingangs genannten Art kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, dass ausser den an sich bekannten praktisch hermetischen Dichtungen zwischen den äusseren abgerundeten Flügelkanten und der Innenwand des Verdichtergehäuses sowie zwischen den Flügeloberflächen und besagten Dichtungsrollen auch der Rotor mit dem Verdichtergehäuse hermetische Flächendichtungenbildet, derart, dass die axialen Gehäusedeckel mit je einer hohlzylindrischen Aussparung versehen sind, deren Innendurchmesser dem Aussendurchmesser des Rotors entspricht und in die der Rotor mit Umfangsdichtung hineinragt, u. zw.
an beiden Enden mit je einem Teil, der die Durchsatzschlitze für die Flügel begrenzt, welcher Teil mit in der Längsrichtung des Rotors verlaufenden Bohrungen zur Aufnahme der Lager für die Achsen der Dichtungsrollen sowie mit je einem anschliessenden, der Lagerung des Rotors dienenden und auf einen verminderten Durchmesser abgesetzten, durch ein Kugellager abgestützten Lagerzapfen versehen ist, wobei der äussere Durchmesser des Kugellagers ebenfalls dem äusseren Durchmesser des Rotors und dem Durchmesser der Aussparung des Gehäusedeckels entspricht, und dass jede dieser Aussparungen eine weitere kreiszylinderförmige Aussparung zur Aufnahme der Kugellager der Antriebswelle aufweist und eine dieser Aussparungen eine mit einer Dichtung versehene zentrale Durchbohrung nach aussen für die Antriebswelle aufweist.
Zweckmässig wird dabei eine Bauweise ausgeführt, gemäss welcher die Aussparungen der Gehäusedeckel so angeordnet sind und auf der Innenwand des Gehsusemantels zwischenden Eintritt- und Austrittstutzen eine die Form eines Kreisbogens aufweisende Auskehlung so vorgesehen ist, dass sich zwischen Rotor und Gehäusemantel eine Flächendichtung ergibt.
Erfindungsgemäss sind alle Teile des Kompressors, welche die erforderliche hermetische Abdichtung der Kompressionskammern bewerkstelligen, kreisförmig bzw. kreisbogenförmig ausgebildet, mit dem Ergebnis, dass sie in einfacher Weise mit grösster Präzision auf der Drehbank bearbeitet werden können und wirksame Flächendichtungen ergeben, und, bei entsprechender Wahl der aufeinander gleitenden Metalle, z. B. Gusseisen auf Stahl, für die erfindungsgemäss vorgesehenen Flächendichtungen somit in einfacher und fertigungstechnisch billiger Weise ein für höchste Verdichtungsstufen geeigneter Kompressor geschaffen wird, der eine auswechselbare Stoffdichtung nicht benötigt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen : Fig. l einen Verdichter im Schnitt längs der Antriebswelle, Fig. 2 einen Querschnitt nach
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lenenden und Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
Im Verdichtergehäuse 1 ist die von einem Elektromotor über eine Riemenscheibe 3 angetriebene Welle 2 zentrisch gelagert. Auf der Welle 2 sitzt ein Verdrängerflügel 4 fest, ein zweiter, 5. lose auf.
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zentrisch drehbar gelagerten Rotor 6 mit, der wiederum den ihn an der gegenüberliegenden Seite durchsetzendenFlügel 5 in Drehung versetzt. Dabei wird die Luft durch den Einlass 7 in der Gehäusewand 1 angesaugt und strömt nach ihrer Verdichtung durch den Auslass 8 aus. Der Rotor 6 ist in Lagern 9 in den seitlichen Gehäusedeckeln la, Ib gelagert. Für die Antriebswelle 2 sind die Lager 10 vorgesehen.
Um die erforderliche Abdichtung zwischen Saug- und Druckseite zu erhalten, ist erfindungsgemäss zwischen dem Saugstutzen 7 und dem Druckstutzen 8 eins flache Auskehlung 11 mit kreisbogenförmigem Querschnitt vom Aussendurchmesser des Rotors vorgesehen, so dass der sich um die Achse dieses Kreissegmentes drehende Rotor auf einem ausreichend breiten Stück seiner Mantelfläche die ursprüngliche Oberfläche der Gehäusewand durchdringt und unter Flächendichtung in der Auskehlung anliegt. Zur Verdeutlichung dieser erfindungsgemässen Ausbildung ist der Flügel 4 in der obersten Stellung (Figo2) gezeichnet,
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sich die zylindrische Mantelfläche des Rotors 6 dichtend in die Auskehlung 11 hinein, wodurch eine vollkommene Abdichtung zwischen Saug-und Druckseite erreicht wird.
Die äussere Kante eines jeden Verdr1ingerflügels ist in zweckmässiger Ausgestaltung der Erfindung verbreitert und-abgerundet ausgeführt. so dass sie sich, wie durch 12 angedeutet, dichtend gegen die Gehäusewand legt und tote Räume vermieden werden, wie es beim Flügel 4 (Fig. 2) gezeigt wird.
Ebenso ist eine hervorragende und fertigungstechnisch einfacheFlächendichtung zwischenRotor 6 und Verdrängerflügeln 4, 5 vorgesehen.
Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, sind zwischen dem Rotor 6 und beiden Seiten der Flügel 4, 5 rollende Organe, in diesem Fall Rollen 14, angeordnet, mittels welcher sich der Rotorkörper auf den Flügeln abwälzen kann, zu welchem Zweck in bekannter Weise die Flügelprofile zweckmässig entsprechend der Abwälzkurve ausgebildet sind.
Zum Zweck einer einwandfreienAbdichtung des zwischen dem Rotormantel und der Gehäusewandung gebildeten Luftraums von dem Innenraum des Rotors 6 ist auch zwischen den Rollen 14 und dem Rotor-
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körper eine metallische Flächendichtung vorgesehen, indem die Rollen 14 in jeweils der Grösse des Rollendurchmessers entsprechenden Bohrungen des Rotors 6 gelagert sind, wobei die Bohrungen so angeordnet sind, dass eine möglichst grosse Berührungsfläche zwischen Rollenmantel und Rotorbohrung vorhanden ist.
Aus den Fig. 3 und 4 ist die Ausbildung der Rollenenden und ihre Lagerung im Rotor ersichtlich. Jede Rolle 14 ist an denEnden abgesetzt und bildet einen Zapfen 15, auf dem die Nadeln 16 in der Nadellagerbüchse 17 liegen. Der Zapfen 15 ist geschliffen, wodurch ein einwandfreier Lauf der Nadeln auf dem Zapfen gewährleistet wird. Die Nadellagerbüchse 17 sitzt ihrerseits in einer entsprechenden Bohrung in dem Endteil 13 des Rotorkörpers.
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das Absetzen der Rollenenden vermieden werden kann.
Im Anschluss an ihre Endteile 13 bildet der Rotorkörper 6 zylindrische Lagerzapfen 18, die in den bereits erwähnten Kugellagern 9 gelagert sind, wobei die Zapfen 18 und Kugellager 9 so bemessen sind, dass letztere den gleichen Durchmesser aufweisen wie besagte Endteile 13 und wie der innere Durchmesser einer kreiszylinderförmigen Aussparung 19 der Gehäusedeckel la. lb und mit ihr wirksame Flächendich- tungen bilden.
Zur Lagerung der Antriebswelle 2 sind in den Aussparungen 19 weitere kreiszylinderförmige Ausspa- rungen20 zur Aufnahme der Kugellager 10 vorgesehen. Die Aussparung 20 im Gehäusedeckel lb ist durchbohrt und diese Bohrung ist konzentrisch erweitert für die Unterbringung eines Dichtungsringes 21.
Bei dem erfindungsgemäss ausgebildeten Verdichter ist somit eine hervorragende Abdichtung zwischen den einzelnen Elementen des Verdichters erzielt worden. Hiedurch und durch seine Bauweise ist ferner erreicht, dass dieser Verdichter in einfacher Weise, nämlich durch Hintereinanderschaltung, auch als Stufenkompressor verwendet werden kann, so dass für bestimmte Zwecke jeder beliebige Verdichtungsgrad erzielbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flügelradverdichter mit einem in dem mit Eintritt- und Austrittstutzen versehenen Verdichtergehäuse exzentrisch gelagerten Rotor und in diesem Gehäuse praktisch ohne Spiel umlaufenden Verdrängerflügeln, die den als Hohlzylinder ausgebildeten, mit entsprechenden Schlitzen versehenen und an den Längskanten dieser Schlitze mit Dichtungsrollen ausgestatteten Rotor durchsetzen und auf einer zentrisch im Gehäuse liegenden Welle gelagert sind, wobei ein Flügel mit dieser den Antrieb des Verdichters bildenden Welle fest verbunden ist und den Rotor mitdreht, während wenigstens ein lose auf dieser Welle sit-
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messer dem Aussendurchmesser des Rotors (6) entspricht und in die der Rotor mit Umfangsdichtung hineinragt, u.
zw. an beiden Enden mit je einem Teil, der die Durchsatzschlitze für die Flügel (4,5) begrenzt, welcher Teil mit in der Längsrichtung des Rotors verlaufenden Bohrungen zur Aufnahme der Lager (16, 17) für die Achsen (15) der Dichtungsrollen (14) sowie mit je. einem anschliessenden, der Lagerung des Rotors dienenden und auf einen verminderten Durchmesser abgesetzten, durch ein Kugellager (9) abgestützten Lagerzapfen (18) versehen ist.
wobei der äussere Durchmesser des Kugellagers ebenfalls dem äusserenDurch- messer des Rotors und dem Durchmesser der Aussparung (19) des Gehäusedeckels entspricht, und dass jede dieser Aussparungen eine weitere kreiszylinderförmige Aussparung (20) zur Aufnahme der Kugellager (10) der Antriebswelle (2) aufweist und eine dieser Aussparungen (20) eine mit einer Dichtung (21) versehene zentrale Durchbohrung nach aussen für die Antriebswelle (2) aufweist.
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Impeller compressor
The subject of the invention is an impeller compressor with a rotor eccentrically mounted in the compressor housing provided with inlet and outlet nozzles and displacement vanes rotating in this housing with practically no play, which form a hollow cylinder with corresponding slots and equipped with sealing rollers on the longitudinal edges of these slots enforce and are mounted on a shaft located centrally in the housing, a wing being firmly connected to this shaft forming the drive of the compressor and rotating the rotor, while at least one wing sitting loosely on this shaft is carried along by the rotor.
The improvements provided according to the invention to such an impeller compressor are mainly aimed at making the seals required in these machines between their movably cooperating parts more effective and reducing their wear and tear.
Known impeller compressors consist of a cylindrical housing provided with a suction port and a pressure port, a hollow cylindrical rotor eccentrically arranged therein and vanes mounted on a shaft centrally mounted in the housing, penetrating the rotor body and guided between sliding or roller bearings.
These known impeller compressors, which can also be designed as liquid pumps, are disadvantageous in that a good seal is not achieved, furthermore their production by simply machining their parts on machine tools is impossible and therefore expensive, and finally also insofar as the wear and tear of their movable ones Parts is considerable when the machine has to work under unfavorable conditions, e.g. B. when the medium to be conveyed, e.g. B. pure water, should not be contaminated by lubricating oil.
Accordingly, the invention sets itself the goal of creating an improved impeller compressor of the type mentioned, which has easy-to-work components, with relatively simple construction elements such a degree of sealing is achieved that the compressor works reliably even under unfavorable conditions and in continuous operation.
The sealing of the chambers of the impeller compressor depends on the sealing effect
1. between the blades and the rotor at the points where the blades penetrate the cylindrical wall of the rotor body,
2. between the outer wing edges and the inner wall of the compressor housing,
3. between the rotor and the compressor housing, u. not only at the point where the rotor body touches the inner wall of the housing, but also in particular between the ends of the rotor and the end walls of the housing.
German Patent No. 1029522 describes a seal for impeller compressors, according to which roller or needle bearings are arranged as sliding and sealing means between the contacting parts of the rotor and the displacement vanes and the cross-sectional profile of the displacement vanes is designed according to the rolling curve.
However, such a design has proven to be insufficient to ensure the desired, practically hermetic sealing of the compression chambers, because the number of points to be sealed is too large. The aim of the invention is to achieve a complete sealing of the compressor without complicating the construction and making it more expensive and nevertheless to create a machine that works reliably even in continuous operation.
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In the case of an impeller compressor of the type mentioned, the invention is characterized in that, in addition to the practically hermetic seals known per se, between the outer rounded blade edges and the inner wall of the compressor housing and between the blade surfaces and said sealing rollers, the rotor with the compressor housing also forms hermetic surface seals, such as that the axial housing cover are each provided with a hollow cylindrical recess, the inner diameter of which corresponds to the outer diameter of the rotor and into which the rotor protrudes with a circumferential seal, u. between
at both ends with a part that delimits the throughput slots for the blades, which part with bores running in the longitudinal direction of the rotor to accommodate the bearings for the axes of the sealing rollers and with an adjoining one serving to support the rotor and a reduced one Diameter offset, supported by a ball bearing bearing journal is provided, the outer diameter of the ball bearing also corresponds to the outer diameter of the rotor and the diameter of the recess of the housing cover, and that each of these recesses has a further circular cylindrical recess for receiving the ball bearings of the drive shaft and a these recesses has a central through-hole provided with a seal to the outside for the drive shaft.
Appropriately, a construction is carried out according to which the recesses of the housing cover are arranged in such a way and a groove in the form of a circular arc is provided on the inner wall of the housing jacket between the inlet and outlet nozzles in such a way that a surface seal results between the rotor and the housing jacket.
According to the invention, all parts of the compressor that accomplish the required hermetic sealing of the compression chambers are circular or arc-shaped, with the result that they can be machined in a simple manner with the greatest precision on the lathe and produce effective surface seals, and, with the appropriate choice of the metals sliding on each other, e.g. B. cast iron on steel, for the surface gaskets provided according to the invention, a compressor suitable for the highest levels of compression is thus created in a simple and inexpensive manner in terms of manufacturing technology and which does not require a replaceable fabric gasket.
An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
The figures show: FIG. 1 a compressor in section along the drive shaft, FIG. 2 a cross section according to
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lenenden and FIG. 4 shows a cross section along the line IV-IV of FIG. 3.
The shaft 2, which is driven by an electric motor via a belt pulley 3, is centrally supported in the compressor housing 1. A displacement vane 4 sits firmly on the shaft 2, and a second, 5, loosely.
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centrally rotatably mounted rotor 6, which in turn sets the blade 5 penetrating it on the opposite side in rotation. The air is sucked in through the inlet 7 in the housing wall 1 and, after being compressed, flows out through the outlet 8. The rotor 6 is mounted in bearings 9 in the side housing covers la, Ib. The bearings 10 are provided for the drive shaft 2.
In order to obtain the required seal between the suction and pressure sides, according to the invention, a flat groove 11 with a circular arc-shaped cross section from the outer diameter of the rotor is provided between the suction nozzle 7 and the pressure nozzle 8, so that the rotor rotating around the axis of this circular segment is sufficiently wide Piece of its outer surface penetrates the original surface of the housing wall and rests in the groove under surface sealing. To illustrate this embodiment according to the invention, the wing 4 is drawn in the uppermost position (Figo2),
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the cylindrical outer surface of the rotor 6 extends into the groove 11 in a sealing manner, as a result of which a complete seal between the suction and pressure sides is achieved.
In an expedient embodiment of the invention, the outer edge of each displacement vane is widened and rounded. so that, as indicated by 12, it lies tightly against the housing wall and dead spaces are avoided, as shown in the case of the wing 4 (FIG. 2).
An excellent and technically simple surface seal between the rotor 6 and the displacement vanes 4, 5 is also provided.
As can be seen from Fig. 2, between the rotor 6 and both sides of the blades 4, 5 rolling elements, in this case rollers 14, are arranged, by means of which the rotor body can roll on the blades, for which purpose in a known manner the wing profiles are expediently designed according to the rolling curve.
For the purpose of a proper sealing of the air space formed between the rotor shell and the housing wall from the interior of the rotor 6 is also between the rollers 14 and the rotor
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body a metallic surface seal is provided in that the rollers 14 are mounted in bores of the rotor 6 corresponding to the size of the roller diameter, the bores being arranged so that the largest possible contact surface is present between the roller shell and the rotor bore.
From FIGS. 3 and 4, the formation of the roller ends and their storage in the rotor can be seen. Each roller 14 is offset at the ends and forms a pin 15 on which the needles 16 lie in the needle bearing bush 17. The pin 15 is ground, which ensures that the needles run smoothly on the pin. The needle bearing bush 17 for its part sits in a corresponding bore in the end part 13 of the rotor body.
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settling of the roll ends can be avoided.
Following its end parts 13, the rotor body 6 forms cylindrical bearing journals 18, which are mounted in the aforementioned ball bearings 9, the journals 18 and ball bearings 9 being dimensioned so that the latter have the same diameter as said end parts 13 and like the inner diameter a circular cylindrical recess 19 of the housing cover la. lb and form effective surface seals with it.
To support the drive shaft 2, further circular cylindrical recesses 20 for receiving the ball bearings 10 are provided in the recesses 19. The recess 20 in the housing cover 1b is drilled through and this hole is expanded concentrically to accommodate a sealing ring 21.
In the case of the compressor designed according to the invention, an excellent seal between the individual elements of the compressor has thus been achieved. As a result of this and its design, it is also achieved that this compressor can also be used as a stage compressor in a simple manner, namely by being connected in series, so that any desired degree of compression can be achieved for certain purposes.
PATENT CLAIMS:
1. Impeller compressor with an eccentrically mounted rotor in the compressor housing provided with inlet and outlet nozzles and displacement vanes rotating in this housing with practically no play, which penetrate the rotor, which is designed as a hollow cylinder, is provided with corresponding slots and is equipped with sealing rollers on the longitudinal edges of these slots a shaft located centrally in the housing, a wing being firmly connected to this shaft forming the drive of the compressor and rotating the rotor, while at least one is loosely seated on this shaft
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knife corresponds to the outer diameter of the rotor (6) and into which the rotor protrudes with the circumferential seal, u.
between each end with a part that delimits the throughput slots for the blades (4,5), which part has bores running in the longitudinal direction of the rotor to accommodate the bearings (16, 17) for the axes (15) of the sealing rollers (14) as well as each. a subsequent bearing pin (18), which serves to support the rotor and is offset to a reduced diameter and supported by a ball bearing (9).
The outer diameter of the ball bearing also corresponds to the outer diameter of the rotor and the diameter of the recess (19) of the housing cover, and that each of these recesses has a further circular cylindrical recess (20) for receiving the ball bearings (10) of the drive shaft (2) and one of these recesses (20) has a central through-hole provided with a seal (21) to the outside for the drive shaft (2).