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Drehkolbenverdichter, insbesondere für Fahrzeugbrennkraftmaschinen.
Die Erfindung betrifft einen solchen Drehkolbenverdichter für Gase und gasähnliche Gemische, bei dem das Innengehäuse mit umläuft und nur nach der einen Seite eine sich mitdrehende Abschlusswand besitzt. Der Verdichter soll insbesondere in Verbindung mit Automobilmaschinen Verwendung finden, um der Maschine Luft oder explosibles Gemisch in bereits verdichtetem Zustande zuzuführen, wodurch bekanntlich die Ladung der Zylinder vermehrt und das Drehmoment der Maschine vergrössert wird.
Es ist hiefür von grosser Wichtigkeit, dass der mit der Maschine gekuppelte Verdichter auch bei den geringsten Drehzahlen bereits eine erhebliche Wirkung hat und der Kraftmaschine eine vorverdichtete Ladung zuführt, damit schon beim Anfahren des Wagens das verstärkte Drehmoment vorhanden ist.
Dazu ist in erster Linie eine Anordnung erforderlich, die eine möglichst vollkommene, auch durch Abnützung während des Betriebes nicht beeinträchtigte Abdiehtung der arbeitenden Teile gewährleistet.
In der Zeichnung ist ein gemäss der Erfindung eingerichteter Verdichter in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Fig. 1 zeigt den Verdichter in der Vorderansicht teilweise im Schnitt bei abgenommenem Verschlussdeckel, Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1 und Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung der Verdichterorgane.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist in dem durch einen runden Deckel 2 abgeschlossenen äusseren Gehäuse 1 mittels der beiden Rollenlager 3 die Welle 4 gelagert, die in der Mitte den die Kolbentrommel bildenden Drehkörper 5 von doppel-T-förmigem Querschnitt trägt. Die Kolbentrommel besitzt, über die ganze Breite gehend, vier tiefe, radiale Schlitze 6, in denen sich plattenförmige Schieber 7 befinden. Sie wird umschlossen von einem zylindrischen Innengehäuse 8 von gleicher Breite wie die Kolbentrommel und die Schieber, das auf der linken Seite nach dem Deckel 2 zu völlig offen ist und nur auf der rechten Seite eine Abschlusswand 9 hat, die in der Mitte durchbrochen ist und nach aussen zu eine abgeschrägte, ringförmige Verstärkung besitzt.
Auf der linken Seite (Fig. 1) wird das Innengehäuse 8 durch eine Rolle 10 gegen die Kolbentrommel 5 gedrückt, welche Rolle mittels eines Rollenlagers auf der Achse 11 gelagert ist. An der unteren Seite liegt das Innengehäuse 8 auf einer zweiten Rolle 12 auf, die sich auf Rollenlagern um die Achse 13 dreht. Die Achsen 11, 13 der Rollen 10, 12 besitzen exzentrisch ausgebildete Zapfen 14, mit denen sie in die Lagerbüchsen 15 und 16 gesteckt sind. Die Büchse 16, die drehbar ist, hat aussen eine Platte 17, die durch die Schraube-M am Gehäuse 1 feststellbar ist, und trägt innen einen Stift 19 eingenietet, der durch einen entsprechenden Schlitz des Zapfens 14 hindurchgeht.
Nach Lösen der Schraube 18 kann die Platte 17 und damit die Büchse 16 gedreht werden, wodurch mittels des Stiftes 19 auch die Zapfen 14 der Achse 13 gedreht werden. Infolge der Exzentrizität der Zapfen 14 kann durch diese Drehung die Rolle 12 gehoben und gesenkt werden. Da die gleiche Einrichtung auch für die Rolle 10 vorhanden ist, kann durch Drehen der dort vorhandenen Platte die Rolle 10 gegen das Innengehäuse 8 und dieses gegen die Kolbentrommel 5 gepresst werden.
Seitlich der Wand 9 ist unten eine konische Rolle 20 angeordnet, deren Zapfen 21 mittels Kugellagern in der Rückwand des Aussengehäuses 1 gelagert sind. In einer Ausbohrung des unteren Zapfenendes befindet sich eine kleine Spiralfeder 22, auf die mittels einer Schraube 23 ein Druck ausgeübt werden kann, durch den die Rolle 20 nach oben gedrückt wird. Da die Rolle gegen die abgeschrägte ringförmige Verstärkung der Wand 9 anliegt, übt sie infolge ihrer konischen Form unter der Wirkung der Feder 22 einen axialen Druck auf die Wand 9 aus, wodurch diese Wand ihrerseits gegen die Kolbentrommel 5, sowie gleichzeitig dessen linker Rand und auch der linke Rand des Innengehäuses 8 gegen
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den Deckel 2 angedrückt wird.
In diesem Deckel 2 befinden sich zwei schlitzartige Durchbrechungen 24 und 26 und daran anschliessend Kanäle, die je in die entsprechenden Stutzen 25 und 27 ausmünden.
In den linken Rand der Kolbentrommel, an deren Aussenfläche, sind über den ganzen Umfang schmale Aussparungen 28 eingearbeitet, die nach der Mitte zu. flacher werden, wodurch der betreffende Rand der Kolbentrommel nach aussen hin zahnradartig gekerbt erscheint.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind anstatt der sich in radialen Schlitzen bewegenden Schieber 7 im Kranz des auf der Welle 31 sitzenden Drehkörpers 32 drehbare, in entsprechende axiale Aussparungen des Kranzes einlegbare Klappen 34 so gelagert, dass sie flügelartig um ihre Zapfen 35 ein-und auswärts schwingen können. An der inneren Seite der Klappen befinden sich Federn 36, welche die Klappen nach aussen gegen das mitumlaufende Innengehäuse 3. 3 drücken.
Die im Deckel. 2 befindlichen, zur Abführung der verdichteten Gase dienenden Schlitze 24 haben in radialer Richtung eine Gesamthöhe, die gleich ist dem Abstand des Kolbentrommelkranzes 5 vom Innengehäuse 8 mehr der Tiefe der Aussparungen 28 (s. Fig. 2, unten). Wären diese Aussparungen : 28 nicht vorhanden, dann würde der freie Querschnitt des Schlitzes 24 so klein sein, dass bei hoher Drehzahl des Verdichters sehr grosse Gasgeschwindigkeiten im Schlitz entstehen würden, so dass dementsprechend sehr hohe, die Abdichtung erschwerende Gasdrücke im Verdichtungsraum erzeugt werden müssten.
Durch entsprechende Bemessung der Tiefe der Aussparungen 28 kann der freie Querschnitt des Ausströmungsschlitzes 24 leicht auf die doppelte Grösse gebracht werden. Die einzelnen Aussparungen dürfen jedoch nur schmal sein, weil sie sonst die Abdichtung unterbrechen würden, die durch das Gegendrücken des Innengehäuses 8 gegen die Kolbentrommel5 geschaffen ist. Die Aussparungen 28 können statt in Form einer Aussenverzahnung an der Kolbentrommel natürlich auch in Form einer Innenverzahnung am mitumlaufenden Innengehäuse 8 angebracht sein.
Die Abschlusswand 9 kann statt, wie gezeichnet, mit dem mitumlaufenden Innengehäuse 8 fest verbunden zu sein, auch an der rechten Seite der Kolbentrommel 5 befestigt werden. Ferner kann sie ohne feste Verbindung mit dem Gehäuse oder der Kolbentrommel als runde Scheibe mittels Nabe drehbar auf der Welle 4 gelagert sein. Auch in diesen Fällen wird die durch die konische Rolle 20 gegen das Innengehäuse und die Kolbentrommel gedrückte Scheibe eine sich mitdrehende Abschlusswand des sich drehenden Innengehäuses bilden.
Um bei sehr hohen Drehzahlen kurze Wege für das in und aus dem Verdichter strömende Gas zu haben, können im äusseren Gehäuse statt einer breiten Kolbentrommel zwei schmälere und dementsprechend zwei umlaufende Innengehäuse nebeneinander auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sein. Die mitumlaufenden Abschlusswände 9 der Innengehäuse stehen sich dann mit geringem Abstand gegen- über und drehen sich mit gleicher Geschwindigkeit. In diesem Falle kann man statt äussere konische Rollen anzuordnen, auch kleine Federn zwischen die beiden Abschlusswände setzen, die den notwendigen
Abdichtlmgsdruck erzeugen.
Der untere Teil des Gehäuses 1 kann mit Öl gefüllt sein, wodurch eine selbsttätige Ölung aller arbeitenden Teile sowie gleichzeitig eine bessere Kühlung des Verdichters erreicht wird.
Die Wirkungsweise des Verdichters ist folgende :
Wird durch Drehung der Welle 4 die Kolbentrommel 5 in der Pfeilrichtung gedreht, so wird sich auch das Innengehäuse 8 mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit drehen, weil es durch die Rolle 10 gegen die Kolbentrommel gedrückt wird. Ebenso werden bei höherer Drehzahl die Schieber 7 eine Drehung ? des Innengehäuses 8 bewirken, weil sie durch die Fliehkraft gegen das Gehäuse gedrückt werden. Zugleich werden die Schieber 7 in bekannter Weise entsprechend der exzentrischen Lagerung des Innengehäuses eine hin und her gleitende Bewegung ausführen.
Das zu verdichtende Gas wird zunächst durch den
Stutzen 27, den zugehörigen Kanal und den Schlitz 26 in die obere Hälfte des sichelförmigen Arbeitsraumes des Verdichters gesaugt ; in der unteren Hälfte des Arbeitsraumes wird es verdichtet und durch den Schlitz 24, den zugehörigen Kanal und den Stutzen 25 zur Verwendungsstelle geleitet.
Wenn statt der Schieber 7 die in Fig. 3 dargestellten Klappen 34 angewendet werden, so üben diese die gleiche Wirkung aus, indem sie um den Drehpunkt 35 herum schwenken und dadurch als Kolben den sich ändernden Zwischenraum zwischen dem Drehkörper 32 und dem umlaufenden Innengehäuse. 33 ausfüllen. Sobald sich eine Klappe der Berührungsstelle zwischen Drehkörper 32 und Gehäuse 38 nähert, wird die Klappe vollständig in die entsprechende Aussparung des Drehkörperkranzes hineingedrückt.
Die Federn 36 sichern ein abdichtendes Anliegen der Klappen an das umlaufende Innengehäuse bei kleinen Drehzahlen.
Da das Innengehäuse 8, gegen das bei hoher Drehzahl die Schieber 7 mit starkem Druck anliegen, ebenfalls umläuft, wird nur wenig Arbeit durch Reibung der Schieber bzw. Klappen verbraucht. Der beim Verdichten der Gase in dem unteren Teil des Gehäuses 8 entstehende Druck wird das Innengehäuse 8 von der Kolbentrommel 5 abzudrücken versuchen. Dieser Druck wird durch die Rollen 10 und 12 aufgefangen. Die gegen die Rückwand 9 des Innengehäuses 8 drückende konisehe Rolle 20 wird den Ver- dichtungsdruck auffangen, der an dieser Stelle in axialer Richtung auf die Wand 9 wirkt. Gleichzeitig wird der Rollendruck ein gutes seitliches Abdichten der Kolbentrommel 5, rechts gegen die Rückwand 9 und links gegen den Deckel 2, bewirken.
Der elastische Druck der Feder 22 wird selbsttätig die Wand 9
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nachdrücken, sobald während des Betriebes eine seitliche Abnützung der Kolbentrommel o und des Innengchäases 8 entsteht. Da immer nur auf den gerade unten befindlichen Teil der Wand 9, der den Verdichtungsraum seitlich begrenzt, ein Gasdruck ausgeübt wird, während der obere Teil der Wand 9
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Abdichten der Seitenflächen zu erreichen. Da der Rollendruck in der Resultierenden des auf die Wand 9 ausgeübten Gasdruckes wirkt, kann mit dem geringsten Anpressdruck und den geringsten Reibungsverlusten gearbeitet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Drehkolbenverdichter, insbesondere für Fahrzpugbrennkraftmaschinen, dessen mitumlaufendes Innengehäuse'nur auf der einen Seite eine sich mitdrehende Abschlusswand besitzt, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erforderliche, in axialer Richtung wirkende Abdichtungsdruck durch eine oder mehrere exzentrisch auf die Abschlusswand (9) drückende Rollen (20) hervorgerufen wird.