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Die Erfindung bezieht sich, auf einen Drehkolbenverdichter, mit einem kreiszylindrischen Rotor, der mit einer Erzeugenden in der Gehäusebohrung aufliegt und mit seinem Mittelpunkt exzentrisch um den Gehäusebohrungsmittelpunkt rotiert, einem Sperrelement, das den Arbeitsraum in einen Saugraum und Druckraum trennt, und zentrisch mitrotierenden zylindrischen Scheiben die mit der Gehäusebohrung einen Ringdichtspalt bilden, und dass der als dünnwandiges Rohr ausgebildete Rotor, durch mindestens zwei in den Scheiben befestigte Bolzen oder Rohre, über mit der Rohrinnenwand verbundenen Führungen lagefixiert ist, gegen die Gehäusebohrung gepresst und dabei oval verformt wird, nach Patent Nr. 395202.
Im Stammpatent Nr. 395202 werden Ausbildungen des Trennelementes zwischen Saugraum und Druckraum beschrieben, die entweder überwiegend für kleine Drücke ausgelegt, oder bedingt durch die relativ grossen bewegten Massen, für hohe Drehzahlen wenig geeignet sind. Weiters wird der Einbau des Drehkolbenverdichters in das Luftsammelrohr einer Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Dieser Einbau erfordert aber meist, durch die notwendige grosse Entfernung von der Kurbelwellenmitte zum Lufsammelrohr, ein langes, schwingungsanfälliges Antriebselement.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Ausbildung des Trennelementes nach Patent Nr. 395202 hinsichtlich der Eignung für hohe Drücke und Drehzahlen zu verbessern, und den Antrieb der Maschine direkter und steifer zu gestalten.
Vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass das Sperrelement aus einem druckseitigen und einem saugseitigen Teil besteht, das in einer kreiszylindrischen Bohrung geführt ist und um einen konzentrisch zu dieser Bohrung angeordneten Kreiszylinder, gegen einen Kraftspeicher, verdreht wird. Während der Arbeitsbewegung wird keine oszillierende, sondern eine Schwenkbewegung ausführt, bei der die Fliehkräfte von der Führungsbohrung aufgenommen werden. Die Aufteilung auf zwei Dichtelemente bewirkt ausserdem eine Verkleinerung der bewegten Einzelmassen und verbessert die Abdichtung durch zwei hintereinander angeordnete Dichtkanten.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann das druckseitige, und saugseitige Sperrelement als Hohlzylindersegment ausgebildet sein. Das druckseitige Sperrelement kann eine Öffnung aufweisen, die bei Erreichnen des Verdichtungsendes durch Überschleifen des Rotors den Druckraum mit der Auslassöffnung verbindet. Ebenso kann das saugseitige Sperrelement eine Öffnung aufweisen, die ab dem durch den Rotor gesteuerten Saugbeginn, den Saugraum mit der Einlassöffnung verbindet. Diese Ausführung ermöglicht einen schiebergesteuerten Eintritt und Austritt, direkt im Trennelement integriert, ohne schwingunganfällige Flatterventil, für hohe Verdichtungsenddrücke und mittleren Drehzahlen.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann das saug-, und druckseitige Sperrelement als Kreiszylinder oder kreisrundes Rohr ausgeführt sein, wobei die Stirnseite des druckseitigen Sperrelementes den Öffnungsquerschnitt der Auslassöffnung steuert. Die Rohre werden dabei durch den Rotor in eine Eigendrehung versetzt und die Reibverluste dadurch verkleinert.
Eine besonders vorteilhafte Schmierung der Gleitfläche kann dadurch erreicht werden, dass der Unterdruck im, vom Umfang des Rotors, des saugseitigen und druckseitigen Sperrelementes, und dem Kreiszylinder, begrenzten Raumes, zum Ansaugen von Schmiermittel über ein Rückschlagventil genützt wird.
Es ist auch eine Kombination der bisher beschriebenen Ausbildungen, beispielsweise mit einem Hohlzylindersegment auf der Druckseite und einem Rohr auf der Saugseite, möglich.
Vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe weiters dadurch, dass das Sperrelement aus einem biegeweichen, elastischen Band ausgeführt ist, das im Trennbereich zwischen Druckraum und Saugraum den Rotor entlang eines Umfangbereiches umschlingt. Während des Verdichtungsvorganges wird das, in vorteilhafterweise mit einem Zwischenfederglied ausgeführte, Band gedehnt und der Umschlingungswinkel sowie die Dichtfläche mit zunehmender Verdichtung vergrössert. Durch die sehr geringe Masse des Bandes ist diese Ausbildung besonders für hohe Drehzahlen geeignet.
In vorteilhafterweise kann die Gleitreibung zwischen Band und Rotor in Rollreibung dadurch umgewandelt werden, dass das biegeweich, elastische Band als Umlaufband ausgeführt ist, das über zwei im Gehäuse gelagerte Umlenkrollen und einer federbelasteten Spannrolle vom Rotor reibschlüssig in eine Umlaufbewegung versetzt wird.
Vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe weiters dadurch, dass der Rotor in einer Kurbelgehäusebohrung eines Verbrennungsmotors exzentrisch zur Mitte der Kurbelwelle eingebaut ist, wobei eine Stirnseite des Rotors mit dem Ausgleichsgewicht in axialer Richtung abgedichtet ist. Mit geringfügigen Änderungen an Kurbelwelle und Kurbelgehäuse und ohne den Bauraum wesentlich zu vergrössern, kann der Lader, in vorteilhafterweise Weise, direkt in einen 2-Takt-Verbrennungskraftmaschinen eingebaut werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus nachfolgenden Zeichnungen und Erläuterungen von Ausführungsbeispielen hervor.
Fig. 1 zeigt den Querschnitt der erfindungsgemässen Ausführung eines Drehkolbenverdichters mit zwei
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Fig. 2 zeigt den Querschnitt der erfindungsgemässen Ausführung eines Drehkolbenverdichters mit zwei Rohren als Trennelement.
Fig. 3 zeigt den Querschnitt der erfindungsgemässen Ausführung eines Drehkolbenverdichters mit einem elastischen Band als Trennelement.
Fig. 4 zeigt den Querschnitt der erfindungsgemässen Ausführung eines Drehkolbenverdichters mit einem
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Trennelement.Fig. 5 zeigt den Querschnitt der erfindungsgemässen Ausführung eines Drehkolbenverdichters in einer Einbausituätion im Kurbelwellenbereich einer Verbrennungskraftmaschine.
Fig. 1 Zwei Hohlzylindersegmente (5) und (6) sind aussen in der Gehäusebohrung und um einen konzentrisch angeordneten Zylinder (8) drehbar gelagert und werden durch die Drehbewegung des Rotors (2) gegen die Federn (9) aus dem Bereich der Gehäusebohrung (1) geschwenkt. Die Lage der Öffnung (10) im druckseitigen Hohlzylindersegment (5) bestimmt den Zeitpunkt des Auslassbeginnes und damit auch den Verdichtungsenddruck. Nach dem Überschleifen der Kante (17) durch den Rotor (2) wird der Druckraum (11) mit der Auslassöffnung (12) verbunden. Bei Einlassbeginn wird die Öffnung (14) im saugseitigen Hohlzylindersegment (6) freigegeben und eine Verbindung des Saugraumes (15) mit der Saugöffnung (16) hergestellt.
Durch diese Anordnung wird eine einfache und vorteilhafte Steuerung des Einlass- und Auslassbeginnes ermöglicht, wobei in vorteilhafterweise die Eintritts- und Austrittsöffnung im Trennelement integriert sind. Eine weitere Reduzierung der bewegten Massen kann durch eine Ausführung der Hohlzylindersegmente als Hohlprofil oder offenes Profil erreicht werden Flg. 2 Zur Verringerung der Reibverluste sind die Trennelemente als Rohre (18', 18") ausgebildet. die um den Zylinder (8) schwenken und dabei eine Eigendrehung ausführen. Die Verbindung des Druckraumes (22) zur Auslassöffnung (19) wird durch die Stirnseite des druckseitigen Rohres (18"), während ihrer Schwenkbewegung, geöffnet und geschlossen.
Der Raum (20) zwischen Rotor (2), den Rohren (18', 18"), und des Zylinders (8) wird während einer vollen Umdrehung des Rotors (2) verkleinert und vergrössert. Der dabei erzeugte Unterdruck saugt Schmiermittel über ein Rückschlagventil (21) an. Ohne zusätzlichen Regelungsmechanismus wird dabei, in Abhängigkeit von der Drehzahl mehr oder weniger Schmiermittel den Gleitflächen zugeführt.
Fig. 3 Zur weiteren Verkleinerung der bewegten Massen ist das Sperrelement aus einem biegeweichen, elastischen Band (23), das im Trennbereich zwischen Druckraum (24) und Saugraum (25) den Rotorumfang entlang eines Teilbereiches umschlingt und mit einer Feder (26) geschlossen wird. Während des Verdichtungsvorganges wird die Feder (26) gedehnt und der Umschlingungswinkel sowie die Dichtfläche mit zunehmender Verdichtung vergrössert. Die Abdichtung des Federraumes (27) zur Einlassöffnung (28) und zur Auslassöffnung (29) erfolgt beispielsweise mit vorgespannten Blattfedern (30, 31) die das Band (23) auf die
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sen, die über den Anschlag (34) vom Rotor (2) aufgedrückt wird.
Fig. 4 Ein biegeweiches verschleissfestes Umlaufband (35), wird über zwei im Gehäuse (36) gelagerte Umlenkrollen (37) und einer federbelasteten Spannrolle (38) vom Rotor (2) reibschlüssig in eine Umlaufbe- wegung versetzt. Die Gleitreibung zwischen Umlaufhand (35) und Rotor (2) wird durch diese Ausführung in eine vorteilhafte Rollreibung umgewandelt.
Fig. 5 Der Rotor (2) ist in der Kurbelgehäusebohrung (39) eines Verbrennungsmotors exzentrisch zur Mitte der Kurbelwelle (40) eingebaut, wobei eine Rotorstirnseite (41) mit dem Ausgleichsgewicht (42) der Kurbelwelle (40) in axialer Richtung abgedichtet ist. Um die, durch die Zylinderbohrung (43), freigestellte Breite zusätzlich nutzen zu können, ist eine verschleissfeste Hülse (44) in die Kurbelgehäusebohrung (39) eingepresst. Der enge Spalt zwischen der gegenüberliegenden Rotorstimseite (45) und der Scheibe (46) wird durch die Länge der Hülse (47) bestimmt.
Die übertragung des Antriebsmomentes von der Kurbelwelle (40) auf den Rotor (2) erfolgt nach dem Stammpatent Nr. 395202 über elastische Büchsen (48), die an der Innenwand des Rotors (2) befestigt sind.
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