DE3414039A1

DE3414039A1 - Roots-kompressor zum komprimieren von gasfoermigem foerdermedium

Info

Publication number: DE3414039A1
Application number: DE19843414039
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 3258 Aerzen Nissen
Original assignee: Aerzener Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Aerzener Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1984-04-13
Filing date: 1984-04-13
Publication date: 1985-10-17
Also published as: US4652223A; DD232961A5; DE3414039C2; ES542174A0; GB2157370A; ES8607485A1; IT1184435B; GB2157370B; GB8509162D0; FR2562961B1; FR2562961A1; IT8520321A0

Description

HOFFMANN -EITLE & PARTNER ^U 1 4039

PATENTUND RECHTSANWÄLTE

PATENT-UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN ■ DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS ■ DIPL.-ING. K. GORG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

Aerzener Maschinenfabrik GmbH 3251 Aerzen

Roots-Kompressor zum Komprimieren von gasförmigem Fördermedium

Die Erfindung betrifft einen Roots-Kompressor zum Komprimieren von gasförmigem Fördermedium/ bei dem abwechselnd in die jeweils von dem jeweiligen Roots-Kolben und den zugeordneten Förderraumwänden des Zylinders und der stirnseitigen Seitenplatten gebildeten Förderkammern nach dem Abschließen gegenüber der Saugseite Fördermedium aus der Druckseite über Ausnehmungen in den Zylinderflächen eingespeist wird, wobei die Grundfläche und die Seitenfläche jeder Ausnehmung zusammen mit dem jeweiligen Kolben in jeder Kolbenstellung eine vorbestimmte, entsprechend der erforderlichen Öffnungscharakteristik festgelegte Öffnungsfläche bildet.

Bei Roots-Kompressoren besteht allgemein das Prolbem, daß ein Teil des bereits komprimierten Fördermediums beim Öffnen der Förderkammer zur Druckseite in die Förderkammer zurückschlägt. Diese Strömungsumkehr führt zu starken Schwingungserscheinungen sowohl im bzw. am Roots-Kompressor, als auch im nachgeschalteten druckseitigen Rohrleitungssystem.

Zwar ist bereits versucht worden, diese Schwingungserscheingungen dadurch herabzumindern, daß Fördermedium aus der Druckseite in die Förderkammern vor deren öffnen zur 25

iBELLASTRASSE 4 ■ D-SOOO MÜNCHEN 81 · TELEFON C0893 911O87 · TELEX 05-29619 CPATHEJ ■ TELEKOPIERER 9183

Druckseite eingespeist wird (vgl. beispielsweise DE-PS 11 33 500, DE-AS 12 58 543; Bulletin of JSME, Vol. 24, Nr. 189, März 1981, Seiten 547 bis 554). Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen kann jedoch ein Zurückschlagen des Fördermediums aus der Druckseite in die Förderkammer nicht vollständig vermieden werden, so daß mit diesen bekannten Vorschlägen allenfalls eine Minderung der Schwingungsanregung möglich ist.

Ferner ist es aus der US-PS 4 215 977 bereits bekannt, daß die bei der Kompression von gasförmigem Fördermedium durch Roots-Kompressoren auftretenden Pulsationen bzw. Schwingungserscheinungen in der druckseitigen Förderleitung noch weiter reduziert werden können, wenn von dem auf die Druckseite geförderten Fördermedium vor dem Einspeisen in die Förderleitung der jeweils für die Verdichtung erforderliche Anteil des Fördermediums stets gleichmäßig entnommen wird. Diese weitere Reduzierung ist mit einem bekannten Kompressor dieser Art jedoch nur dann möglich, wenn die Betriebsbedingungen äußerst exakt eingehalten werden, was überwiegend in der Praxis nicht der Fall ist. Eine nachträgliche Anpassung an die in der Praxis vorliegenden Betriebsbedingungen ist jedoch mit einem Kompressor dieser Art nicht möglich,

um nun eine nachträgliche Anpassung an die in der Praxis vorliegenden Betriebsbedingungen durchführen zu können, ist bereits vorgeschlagen worden, in die Ausnehmungen von den Stirnflächen des Förderraumes her leistenartige Einstellschieber einzuschieben, wodurch auf einfache Weise erreicht wird, daß unter Beibehaltung der durch den Drehwinkel festgelegten Öffnungscharakteristik in Abhängigkeit der Einschubtiefe des Einstellschiebers kontinuierlich eine Veränderung der zeitlichen Öffnungsflächenfunktion erzielt werden kann.

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Dadurch kann ein- und dieselbe Maschine ohne großen technischen Aufwand und ohne aufwendige Umstellarbeiten unterschiedlichen Betriebsbedingungen angepaßt werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn eine Anpassung des Kompressors an die speziellen Bedingungen des Betreibers erforderlich ist, weil die Bestelldaten mit den Betriebsdaten - wie in der Praxis häufig - nicht übereinstimmen.

Nun ist es bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen nicht erforderlich,die Veränderung der zeitlichen Öffnungsflächenfunktion kontinuierlich, d.h. stufenlos vorzunehmen, zumal der technische Aufwand hierzu nicht unerheblich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine neue Lösung zu finden, mit der einerseits die prinzipiellen Vorteile dieser letztgenannten bekannten Lösung erhalten bleiben, andererseits jedoch der technische Aufwand reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Grundfläche und die Seitenflächen jeder Ausnehmung zumindest teilweise in einen Einsatz eingearbeitet sind, der in einer Aussparung in der Zylinderwand lösbar befestigt ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung entfällt der gesamte technische Aufwand für den Mechanismus zum stufenlosen Verstellen der Einstellschieber. Ferner muß zur Aufnähme des über die Zylinderenden herausragenden Teiles der Einstellschieber im Seitenplattenberexch kein Raum mehr zur Verfügung gestellt werden.

Dabei muß in funktioneller Hinsicht kein Nachteil in Kauf genommen werden, da die Einsätze hinsichtlich der Ausnehmungen auch in feinster Abstufung zur Verfügung gestellt werden können.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption ist es möglich, einen in einer bestimmten Größe vorliegenden Roots-Kompressor mit Standardausnehmungen auszustatten, in denen dann dem jeweiligen Betriebsfall angepaßte Einsätze angeordnet werden. Dabei können die Einsätze im Bedarfsfall in Form eines Bausatzes aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt werden.

Grundsätzlich ist es möglich die Einsätze fest oder in Grenzen bewegbar in den Aussparungen zu befestigen. Im Falle einer festen Anordnung der Einsätze in den Aussparungen wird eine absolut betriebssichere Ausgestaltung erreicht. Werden die Einsätze dagegen in den Aussparungen in Grenzen beweglich befestigt, so ist zusätzlich eine Feinanpassung in gewissem Rahmen möglich.

Grundsätzlich können die Aussparungen in verschiedenster Weise ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Aussparungen jeweils als zur Außenseite des Kompressors hin offene Durchbrüche auszubilden, da auf diese Weise eine einfache Bestückung mit Einsätzen möglich ist, ohne daß hierzu erhebliche Maschinenteile entfernt werden müssen. Dies wirkt sich insbesondere bei der Anpassung derartiger

Roots-Kompressoren am Einsatzort vorteilhaft aus. 30

In denjenigen Fällen, in denen die Aussparungen jeweils als zur Außenseite des Kompressors hin offener Durchbruch ausgebildet sind, ist es vorteilhaft, diesen auf der Kompressor außenseite mit einem Deckel zu verschließen. Auf diese ³^ Weise ist es nicht erforderlich, die für den Betrieb not-

wendige Abdichtung direkt im Bereich der Einsätze vorzunehmen, was technisch relativ aufwendig ist. Vielmehr kann die Abdichtung in den Bereich der Ebene zwischen dem Zylinder und dem Deckel verlegt werden, in der eine absolut sichere Abdichtung mit herkömmlichen technischen Mitteln auf einfache Weise möglich ist.

Grundsätzlich ist es möglich, die Aussparungen als zu den stirnseitigen Seitenplatten hin offene Taschen auszubilden. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann zweckmäßig,"wenn angestrebt wird, die Gesamtkonzeption derart auszulegen, daß möglichst wenige Stellen vorhanden sind, an denen Undichtigkeiten auftreten können, wie dies beispielsweise bei gasdichten Gebläsen oder bei im Vakuumbereich arbeitenden Gebläsen gefordert wird.

Um bei der Lagefixierung der Einsätze in den Aussparungen, Durchbrüchen oder Taschen Ausrichtarbeiten zu vermeiden, ist es vorteilhaft Anschläge, Führungen oder dergleichen für die Einsätze vorzusehen und diese mit entsprechenden Gegenanschlägen oder dergleichen auszustatten.

Die Ausnehmungen in den Einsätzen können erfindungsgemäß derart gestaltet werden, daß in Kolbendrehrichtung betrachtet die Breite der Grundfläche konstant ist und die Höhe der Seitenflächen zunimmt, die Höhe der Seitenflächen konstant ist und die Breite der Grundfläche zunimmt oder die Breite der Grundfläche und die Höhe der Seitenflächen jeweils veränderliche Werte aufweisen.

Diese Gestaltung kann den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend gewählt werden, wobei jeweils über eine Konturschablone die jeweils gewünschte Form aus einem einheitlichen Grundkörper herausgearbeitet werden kann. 35

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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung für in den Aussparungen in Grenzen beweglich befestigte Einsätze ergeben sich aus den Patentansprüchen 12 und 13.

Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und besseren Verständnis sechs Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt schematisch teilweise abgebrochen einen Querschnitt durch einen Roots-Kompressor der erfindungsgemäßen Art im Bereich der Aussparung, in der lösbar ein Einsatz befestigt ist, 10

Fig.2,3 u. 4 zeigen in einer perspektivischen Ansicht in

vergrößertem Maßstab drei Ausführungsbeispiele von unbewegbaren Einsätzen aus der Richtung des Pfeiles II, III bzw. IV der Figur 1, 15

Fig.5,6 u. 8 zeigen jeweils in einem der Figur 1 entsprechenden Querschnitt drei Ausführungsbeispiele mit in Grenzen beweglichen Einsätzen,

Fig. 7 zeigt in einer perspektivischen Ansicht in vergrößertem Maßstab das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 aus der Richtung des Pfeiles VII in Figur 6, und

Fig. 9 zeigt in einer perspektivischen Ansicht in vergrößertem Maßstab das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 aus der Richtung des Pfeiles IX in Figur 8.

Die in den Figuren 1,5,6 und 8 schematisch dargestellten Roots-Kompressoren weisen zwei in bekannter Weise miteinander kämmende Roots-Kolben 1 auf, die in einem Zylinder 2 gelagert sind. Der Zylinder 2 ist im Bereich seiner Stirnseiten in bekannter Weise mit Seitenplatten (in den Figuren nicht dargestellt) verschlossen und jeweils mit einem Saugstutzen 3 und einem Druckstutzen 4 ausgestattet, die jeweils die Saug-

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seite S und die Druckseite D definieren.

Bei Roots-Kompressoren dieser Art wird abwechselnd in die jeweils von dem jeweiligen Roots-Kolben 1 und den zuge-

5 ordneten Förderraumwänden des Zylinders 2 sowie den stirnseitigen Seitenplatten gebildeten Förderkammern 5 nach dem Abschließen gegenüber der Saugseite S Fördermedium aus der Druckseite D über Ausnehmungen 6 eingespeist. Hinsichtlich der Art und Weise dieser Einspeisung und der damit erziel-

baren Vorteile wird auf die Ausführungen im Patent

(Patentanmeldung P 32 38 015.1) verwiesen.

Diese Ausnehmungen 6 werden von einer Grundfläche 7 und Seitenflächen 8 und 9 gebildet, welche erfindungsgemäß zumindest teilweise in einen Einsatz 10 eingearbeitet sind, der in einer Aussparung A in der Wand des Zylinders 2 lösbar befestigt ist.

Bei den in den Figuren 1,5,6 und 8 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Aussparung A jeweils als zur Außenseite des Kompressors hin offener Durchbruch ausgebildet, der durch einen Deckel 11 verschließbar ist.

Zur Lagefixierung der Einsätze 10 in den Aussparungen A sind an den Einsätzen Anschläge 12 in Form von Führungsleisten vorgesehen, die im eingesetzten Zustand an entsprechenden Flächen des Zylinders 2 zur Anlage gelangen. Die zur Befestigung der Einsätze 10 in den Aussparungen A notwendigen Mittel sind der besseren Übersicht halber in Zeichnungen nicht dargestellt.

Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen, welche unterschiedliche Form die Einsätze 10 im Bereich ihrer die Ausnehmungen 6

bildenden Oberseite haben können.
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So wird im Falle des Einsatzes gemäß Figur 2 durch dessen Oberseite lediglich die Grundfläche 7 der Ausnehmung 6 gebildet, während die Seitenflächen 8 und 9 vom an den Einsatz 10 angrenzenden Flächen.des Zylinders 2 gebildet werden.

Im Falle der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 3 und 4 wiederum tragen die Einsätze jeweils die Grundfläche 7 und eine der Seitenflächen 9 der Ausnehmung 6. Die andere Seitenfläche 8 wiederum wird durch die an die Grundfläche 7 anschließende Fläche des Zylinders 2 gebildet, wie dies aus Figur 1 erkennbar ist.

Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Einsatz 10 im Bereich seines der Druckseite D abgewandten Endes über eine parallel zur Roots-Kolbenachse verlaufende Achse W schwenkbar gelagert, wie dies in Figur 5 mit einem Doppelpfeil angedeutet ist. Auch bei dieser Version wird von der Oberseite des Einsatzes 10 lediglich die Grundfläche gebildet, während die Seitenflächen 8 und 9 der Ausnehmung von den an den Einsatz seitlich anschließenden Flächen des Zylinders 2 gebildet werden.

Bei den in den Figuren 6 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der bewegliche Einsatz 10 im wesentlichen radial in der Aussparung A verschiebbar gelagert. Auch bei diesen Ausführungsbeispielen wird von der Oberseite des Einsatzes 10 jeweils lediglich die Grundfläche 7 der Ausnehmung gebildet, während die Seitenflächen 8 und 9 der Ausnehmung von den angrenzenden Flächen des Zylinders 2 gebildet werden.

Da die Führungs- und Stellmittel für die radial verschiebbar gelagerten Einsätze 10 in der verschiedensten Weise ausge-

bildet sein können, ist auf eine Darstellung in den Zeichnungen verzichtet worden.

Die den Seitenflächen 8 und 9 zugewandten Seitenflächen der Einsätze 10 können über die gesamte Höhe bearbeitet sein. Vorteilhaft ist es jedoch - wie in Figur 7 schematisch angedeutet - lediglich einen schmalen Streifen ST als Führungs- bzw. Dichtfläche zu bearbeiten und den daran anschließenden Teil der Seitenflächen des Einsatzes zurückgesetzt auszubilden.

Claims

HOFFMANN -E-ItLE-A PARTNER O/ 1 AQ39

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Aerzener Maschinenfabrik GmbH 3251 Aerzen 1

Roots-Kompressor zum Komprimieren von gasförmigem Fördermedium

Patentansprüche

1 . Roots-Kompressor zum Komprimieren von gasförmigem Fördermedium, bei dem abwechselnd in die jeweils von dem jeweiligen Roots-Kolben und den zugeordneten Förderraumwänden des Zylinders und den stirnseitigen Seitenplatten gebildeten Förderkammern nach dem Abschließen gegenüber der Saugseite Fördermedium aus der Druckseite über Ausnehmungen in den Zylinderflächen eingespeist wird, wobei die Grundfläche und die Seitenfläche jeder Ausnehmung zusammen mit dem jeweiligen Kolben in jeder Kolbenstellung eine vorbestimmte, entsprechend der erforderlichen Öffnungscharakteristik festgelegte Öffnungsfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche (7) und die Seitenflächen (8,9) jeder Ausnehmung (6) zumindest teilweise in einen Einsatz (10) eingearbeitet sind, der in einer Aussparung (A) in der Zylinderwand lösbar befestigt ist.

2. Roots-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß der Einsatz (10) aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt ist. 20

ARABELLASTRASSE 4 · D-8OOO MÜNCHEN 81 · TELEFON CO 89J 911087 · TELEX 05-29619 CPATHEJ ■ TELEKOP1ERER 9183

3. Roots-Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (10) in den Aussparungen (A) unbewegbar befestigt sind.

4. Roots-Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (10) in den Aussparungen (A) in Grenzen beweglich befestigt sind.

5. Roots-Kompressor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (A) jeweils als zur Außenseite des Kompressors hin offener Durchbruch ausgebildet sind.

6. Roots-Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche auf der Kompressoraußenseite mit einem Deckel (11) verschließbar sind.

7. Roots-Kompressor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (A) als zu den stirnseitigen Seitenplatten hin offene Taschen ausgebildet sind.

8. Roots-Kompressor nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagefixierung der Einsätze in den Aussparungen, Durchbrüchen bzw. Taschen Anschläge (12), Führungen oder dergleichen vorgesehen sind.

9. Roots-Kompressor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Kolbendrehrichtung betrachtet die Breite der Grundfläche (7) konstant ist und die Höhe der Seitenflächen (6,9) zunimmt.

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TO. Roots-Kompressor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Kolbendrehrichtung betrachtet, die Höhe der Seitenflächen (8,9) konstant sit und die Breite der Grundfläche (7) zunimmt. 5

11. Roots-Kompressor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Grundfläche (7) und die Höhe der Seitenflächen (8,9) jeweils

veränderliche Werte aufweisen.
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12. Roots-Kompressor nach Anspruch 4, dadurch g e kennzei chnet, daß zumindest ein Teil des Einsatzes (10) im Bereich seines der Druckseite (D) abgewandten Endes über eine parallel zur Rootskolbenachse verlaufende Achse (W) schwenkbar gelagert ist.

13. Roots-Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Einsatzes (10) im wesentlichen radial verschiebbar gelagert ist.