CH284562A

CH284562A - Kreiskolbengebläse.

Info

Publication number: CH284562A
Authority: CH
Inventors: Baumann Adolf
Original assignee: Baumann Adolf
Priority date: 1950-02-18
Filing date: 1950-02-18
Publication date: 1952-07-31

Description

Kreiskolbengebläse. Als Kreiskolbengebläse werden rotierende Verdiehter mit zwei parallelen Wellen 1 und Drehkörpern mit kreisenden Kolben 2 be- zeiehnet (Fig. 1), wobei die auf der Saugseite 3 von den zwischen den Drehkörpern und dem Gehäuse gebildeten Zwischenräumen aufge nommene Luft (oder Gas) nach der Druck seite 4 transportiert wird. Die Verdichtung erfolgt bei bekannten Gebläsen (Fig. 1) erst nach Freigabe der Drucköffnung mit soge n nanntein Drucksprung vom Drueknetz aus, so dass sich solche Gebläse in der bisherigen Ausführangsforni nur für relativ kleine Druckverhältnisse (#1,5) eignen. Auch ver ursacht der plötzliche Druckanstieg besonders bei hohen Drehzahlen viel Lärm.

Ferner müs sen die Arbeitskolben 2 im Abwälz- oder Ko pierverfahren nach zyklischen Evolventen- oder andern Kurven auf Spezialmasehinen mit hohen Kosten geschnitten werden, wobei pro Rotor zwei Kolben, wie in Fig. 1 gezeigt, oder auch mehr Kolben (Zähne) zur Verwen dung kommen. Die Lagerung der Wellen und die Antriebszahnräder derselben sind ausser halb der Arbeitsräume verlegt, so dass ölfreie Luft, gefördert wird.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Ge bläse der eingangs genannten Art, bei welchem bei geeigneter Ausbildung alle vorgenannten Naehteile behoben bzw. gemildert sind. Sie be steht darin, dass das Profil der Flanken der als Kolben wirkenden Zähne ein Kreisbogen ist. In Fig. 2 ist der Querschnitt eines Beispiels des erfindungsgemässen Gebläses gezeigt. Die beiden Wellen 1-1, welche vorzugsweise mit gleicher Drehzahl laufen, tragenje einen Drehstern5 von gleichem Aussendurchmesser = 2 RT. Sie sind zum Beispiel mit je drei kreisranden Eindrehumgen versehen, deren Kreiszentren auf dem zugehörigen Kreis mit dem Aassendurchmesser 2 RT liegen, welcher Kreis den Teilkreis des zugehörigen Rotors bildet.

Am linken Rotor sind Kreisrohre in diese Eindrehungen eingelegt, welche Rohre mit ihrem über ihren Drelistern 5 heraus ragenden Teil die Kolben oder Zähne 2 bilden, die mit den EindrehLmgen des rechten Dreh sternes in Eingriff kommen. Eine kleine, auf einem Bogen vom Radius R' gelegene Abfla chung der von den Rohren 2 gebildeten Zähne macht die Abdichtung am Scheitel der Zähne von einer Linien- in eine Flächendichtung ohne grossen schädlichen Raum R-R'.- 3 ist wieder die Saugöffnung und 4 die Druch:öff- nung in die beiden Rotoren umschliessenden Zylinder.

An Hand der Fig. 3 und 3a wird nun gezeigt, wie sich der Zahneingriff wäh rend eines Zahndurchgangs verhält. Der Kreismittelpunkt des Zahnes 2 des linken Ro tors bewegt sich von a (obere Lage) nacli b in die Mittellage und dann nach c (untere Lage). Gleichzeitig hat sich der Mittelp-ankt der benachbart-en Zahnlücke des rechten Ro tors von a' nachb' unde' bewe-t an-etrie- ben vom linken Rotor durch einen ausserhalb liegenden Zahnantrieb, mit der -Übersetzung 1: 1.

Man erkennt ohne weiteres, dass sich die vorlaufenden Flanken von Zahn und Lücke in der Stellung a bzw. a' im Punkt b, b' spiel los berühren, ebenso die nachlaufenden Flan ken in der Stellung c bzw. e'. In der Mittel stellung von Zahn und Lücke liegen die Flan ken von Zahn und Lücke spiellos ganz anein ander, was in Fig. 3 a auf der Senkrechten mit X = 0 markiert ist. Eine genaue Nachrech nung zeigt nun, dass zwischen diesen drei eha- rakteris ' tischen Lagen mit X = 0 zweimal zu- und wieder abnehmende Spiele X auftreten, die, ein Xmax durchlaufen.

Für RT = 100 mm der beiden gleich grossen Teilkreise und r = 50 mm Radius für den Kreisbogen der Zahnflanken wird Xmax = 0,4 mm während eines Drehwinkels a = 60 oder bei drei Zähnen während 180 . Das mittlere Spiel ist # 0,2 mm, oder bei drei Zähnen, bezogen auf eine ganze Umdrehung
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. Nimmt man für die andern Spiele am äussern Zylinder umfang der Rotoren und an den beiden Stirn seiten sowie im Zahneingriff ein Grundspiel von 0,2 mm an, so beträgt obiges, infolge der Unvollkommenheit der Zähne mit Kreisbogen flanken entstehendes zusätzliches Spiel wir kungsgemäss nur zum Beispiel etwa 10 % der übrigen Spiele. Es hat dies zur Folge, dass ein Füllungsrad von 90 % mit dieser verein fachten Zahnform nur auf 89 % absinkt, was gegenüber den fabrikatorischen Vorteilen sehr tragbar ist.

In Fig. 4 und 4a ist gezeigt, wie die die Zähne 2 bildenden Rohre an ihren Enden von Endplatten6 umschlossen werden, so dass die Zentrifugalkräfte der Rohre von diesen Plat ten aufgenommen werden. Die Platten selbst sind mit Schrauben 7 mit dem Drehstern 5 verschraubt. Diese Endplatten 6 werden nun auch noch zur Steuerung des Drackauslasses benützt, so dass die Luft im mit den Zähnen 2 versehenen Rotor schon vor dem Ausstossen verdichtet wird, somit das sonst unwirtschaft liche Volldruckdiagramm und der Lärm des plötzlichen Druckeinfalles in die Zahnlücke mit nicht vorverdichteter Luft vermieden wird.

F ig. 5 und 5a zeigen diese Anordnung, Die Endscheibe 6 auf einer oder beiden Stirn seiten hat Steueröffnungen 8. Der Druck stutzen 4 ist unmittelbar über der Eingriff- Mittellinie an einem oder beiden Deckeln9 angebracht und mündet in das Auslassfenster 10 ein. Die in den Zahnlüeken der beiden Ro toren eingeschlossene Luft kann in der ge zeichneten Stellung noch nicht austreten; erst wenn die Kante 11 das Fenster 10 erreicht hat, das heisst wenn in der dem Zahneingriff nächstliegenden Zahnlüeke des linken Rotors eine Vorkompression stattgefunden hat, wird der Druckauslass freigegeben. So kann das Kreiskolbengebläse auch für höhere Drücke und höhere Drehzahlen verwendet werden.

ohne Wirkun- 2:radeinbusse und unter Ver minderung des Druiekausgleichlärms. Mit, der höheren Drehzahl wird das Gebläse kleiner und billiger. Diese Druckluftentnahme naeh den Stirn seiten ergibt etwas beschränkten Platz für die Drueköffnungen, was bei der Variante nach Fig. 6 (a bise) vermieden wird, wobei aber nur die Luft des linken Rotors eine Vorkom- pression erfährt, welche allerdings etwa zwei Drittel der gesamten Fördermenge ausmacht.

Der Filmstreifen Fig. 6 (a bis e) zeigt im Bild a die vor dem Zahneingrilf ankommende linke Zahnlücke mit noch unvermindertem Raum A, Der Druckauslass 4 ist von der Übersehnei- dungsstelle der beiden Zylinderbohrungen aus, in welchen die Rotoren untergebracht sind, gegen den unberohrten Rotor hin, sowie gegenüber dem Saugeinlass 3 nach rechts ver legt, so dass A" vorläufig noch verschlossen ist.

während die benachbarte Zahnlüeke des reeh- ten Rotors den Auslass bereits passiert hat und ihren Inhalt zum grössten Teil in die Druck leitung ausgestossen hat. Der Restraum B, steht also unter Enddruck und steht unmittel' - bar vor der Verbindung mit dem RaumA,; im nächsten Moment tritt Verbindung der beiden Räume ein, womit in -1" eine relativ kleine Vorkompression stattfindet.

In Fig. b ist Raum B., bereits zu Null geworden, und sein Inhalt ist vollständig in den RaumA, gredrüekt worden, unter weiterer Steigerung der Vorkompression in A1, das ausserdem ge genüber A0 auch schon etwas kleiner gewor den ist. Nach weiterer Drehung in die Stel lung der Fig. c ist A0 bereits auf A2 reduziert, und auf der rechten Seite steht sowohl in Fig. b wie c bereits die nachfolgende Zahn lücke B des rechten Rotors unter der Druck öffnung 4. In Fig. c stehen die Räume A2 und B am Anfang ihrer Verbindung, das heisst das Alusstossen aus A2 hat nun ebenfalls begonnen.

Dieser Zustand ist in Fig. d bereits so weit fortgeschritten, dass A3 nahezu ganz ausge stossen hat, und in Fig. e, welche der Anfangs stellung a entspricht, beginnt das beschriebene Spiel von neuem mit der folgenden Zahnlücke des linken Rotors.

Damit die Lärmgefahr aus dem rechten Rotor, welcher immer noch, wenn auch nur mit etwa einem Drittel des Fördervollunens mit Volldriiekdiagramm und plötzlichem Druekeinfall arbeitet, schon in der Entste hung unterdrückt wird, kann der Druehöff- nung 4 eine bekannte Zyklon-Rückstossbremse unmittelbar naehgeschaltet sein (Fig. 7 und 7a). Beim normalen Fördern strömt die Luft auf kürzestem Weg nach der punktierten Linie durch die Bremse.

Sobald aber eine un ter Saugdruck stehende Zahnlücke B unter der Drucköffnung vorbeifährt und das Rück strömen in diese Lücke mit grosser Geschwin digkeit einsetzen will, erfährt die Rückstrom luft im Zyklon einen Drall nach der ausgezo gen gezeichneten Strömungslinie unter ge gen die Mitte hin zunehmender Geschwindig keit, was das Rückströmen bremst und den, Druekausgleichknall dämpft.

Vorteile der eiläuterten Konstruktionen: Zähne mit kreisbogenförmigem Flanken profil sind billiger in der Herstellung als übliche Zähne. Vorkompression durch Steuerung der Druckluft mit die Rohre haltenden Endschei- ben oder mit dem unberohrten Drehkörper ermöglicht höhere Drücke und Drehzahlen bei kleineren Dimensionen, weniger Lärm und kleinere Erstellungskosten,

Claims

PATENTANSPRUCH: Kreiskolbengebläse mit zwei parallelen Wellen und zwei Verdrängungs-Drehkörpern mit Zähnen, die als Kolben wirken, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Zahnflan ken ein Kreisbogen ist. UNTERANSPRÜCHE: 1. Kreiskolbengebläse nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne des einen Drehkörpers von Kreisrohren gebildet sind, die in Kreiseindrehungen eines zentralen Teils dieses Drehkörpers eingelegt sind, wäh rend gleiche Eindrehnngen am andern Dreh körper die Zahnlücken für den Eingriff der von den Rohren gebildeten Zähne bilden. 2.

Kreiskolbengebläse nach Patentanspruch und Unteranspruch1, dadurch gekennzeich net, dass die von den Rohren gebildeten Zähne am Kopf längs eines Kreisbogens abgeflaeht sind zwecks Flächenclichtung der Zähne ge genüber dem Zylinder, in dem der betreffende Drehkörper untergebracht ist.

3. Kreiskolbengebläse nach Patentanspruch und Unteranspruch1, dadurch gekennzeich net, dass die Kreiszentren der Eindrehungen auf den Teilkreisen der beiden Drehkörper liegen und der Teilkreisdurchmesser des einen, den genannten zentralen Teil aufweisenden Drehkörpers gleich dem Aussendurchmesser dieses zentralen Teils ist, während der Teil- kreisdurehmesser des andern Drehkörpers gleich gross ist wie dessen Aussendurehmesser. 4.

Kreiskolbengebläse nach Patentansprueh und Unteransprüchen1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Teilkreisdurchmesser sowie die Drehzahlen der beiden Drehkörper gleich gross sind. 5. Kreiskolbengebläse nach Patentanspruch und Unterauspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Enden der genannten Rohre von Endseheiben zar Aufnahme der Zentrifugal- kräfte der Rohre umschlossen werden.

6. Kreiskolbengebläse nach Patentanspruch und Unteranspriiehen 1 bis5, dadurch ge kennzeichnet, dass wenigstens die eine End- scheibe mit Steueröffn-angen versehen ist, welche das Ausstossen der Luft aus dem be- treffenden Drehkörper erst nach Erreiehung einer gewünschten Vorkompression nach der jener Endscheibe zugeordneten Stirnseite frei geben. 7.

Kreiskolbengebläse nach Patentanspruei und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Vorkompression im berohrten Drehkörper durch den unberohrten Rotor gesteuert wird, wobei der Druckauslass von der Überschneidungsstelle der beiden Zy linderbohrungen aus gegen den unberohrten Drehkörper hin verlegt ist. 8. Kreiskolbengebläse nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Zyklon-Rüekstossbrenise zur Dämpfung des Lärms an den Druckstutzen angebaut ist. 9.

Kreiskolbengebläse nach Patentanspruieh -Lind Unteransprüchen1 bis5 und7, dadureh gekennzeichnet, dass eine Zyklon-Rüekstoss- bremse zur Dämpfung des Lärms unmittelbar an den Draekstutzen angebaut ist.