Kapselverdichter mit sichelförmigem Arbeitµranm. Die Erfindung betrifft einen Kapselver dichter mit sichelförmigem Arbeitsraum und besteht darin, dass an der Berührungsstelle zwischen Zylinderbohrung und exzentrisch dazu rotierender Laufbüchse eine bewegliche Dichtungsleiste angeordnet ist und diese Dichtungsleiste spätestens beim Überfahren des Drehkolbens abgehoben wird. Das Ab heben der Dichtungsleiste kann durch irgend einen direkten oder mittelbaren Antrieb von der Verdichterwelle aus mechanisch erfolgen. Das Abheben der Dichtungsleiste kann aber auch elektrisch erfolgen, unter Regelung der Impulsgabe von der Verdichter- oder An triebswelle aus.
Ferner kann das Abheben der Dichtungsleiste hydraulisch oder pneu matisch durch ein zum Beispiel unter Förder- druck stehendes, flüssiges oder gasförmiges Mittel erfolgen, wobei die Regelung der Im pulsgabe von der Verdichter- oder Antriebs pelle aus erfolgt. Die Abhebedauer kann mindestens gleich der Zeit zum Überfahren des Drehkolbens über die Dichtungsleiste sein. Die Abhebedauer kann sich aber auch vom Moment des lYberfahrens der letzten Ausstossöffnung bis zum Überfahren der letz ten Einsaugöffnung durch den Drehkolben erstrecken.
Zur Überleitung des mit Dich tungsstäben ausgerüsteten Drehkolbens über die abgehobene Dichtungsleiste können be sondere feststehende Brücken angeordnet sein. Bei Kapselverdichtern mit beweglichen Drebkolben kann neben der Dichtungsleiste auch der Drehkolben im Moment des Über fahrens dieser Dichtungsleiste, jedoch im ge genläufigen Sinn abgehoben werden. Nebst der Dichfängsleiste kann auch der Dich tungsstab des Drehkolbens im Moment des Überfahrens -der Dichtungsleiste mechanisch im- gegenläufigen Sinne abgehoben werden.
Die Hubbewegung des Dichtungsstabes kann durch zwei nur in der Hubrichtung verschieb bare, mit der Zylinderbohrung durchmesser gleiche Ringe bewerkstelligt werden, wobei die Ringe durch Federkraft so in Nuten ge halten werden, dass die Innenfläche der Ringe mit der Zylinderfläche bündig ist.
Der Zweck der Erfindung ist, eine ein- wandfreie und immer gleich giit bleibende Abdichtung zwischen Druck- und Saugseite des Verdichters und damit einen dauernd gleichbleibenden Nutzeffekt des Kapselver- dichters zu erhalten.
Gleichzeitig :oll erreicht werden, dass die Auf iihrungs#,@enaiii"heil des nur n-enige Hundertstel Millimeter betragen den Spiels zwischen Zylinderbohrung und Laufbüchse eine nicht mehr so wesentliche Rolle spielt, um die Fabrikationsmethode zu vereinfachen und zu verbilligen.
Das Ab heben der Abdichtungsleiste nährend des Überfahrens des Drehkolbens soll bezwcchen. die mit der Zylinderbohrung dichtende Steuerfläche des Drehkolbens vor ;,l>i:or- malem Verschleiss zu bewahren.
Einige Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes sind auf der Zeichnung schematisch dargestellt.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch den Verdich ter quer zur Drehachse. Fig. ? ein solcher parallel zur Drehachse; Fi.g. 3 zeigt die Al- hebedauer der Dichtungsleiste von der Lauf büchse im Verlauf einer Kolbenumdrehung; Fig. 4 zeigt eine Lösung zur Betätigung der Dichtungsleiste und Fig. t; einen bewe-lichen Dichtungsstab;
Fig. 5, 7 und 8 stellen eine Verbindungsbrücke dar; in Fig. 9 ist die bewegliche Leiste elektrisch gesteuert, in Fig. 10 unter der Einwirkung des Förder- mitteldruclzes: Fig. <B>11</B> zeigt einen Verdich ter mit fliegendem Drehkolben im Quer- schnitt, F ig. 1? im Längsschnitt;
Fig. 13 veranschaulicht das Abhebediagraninl für die Diehtungsleiste.
Gemäss Fig. 1 und 2 ist: das Gehäuse des Kapselverdichters mit der ZyIinderbolirung ?. den Saugöffnungen 3 und den reit Ven tilen versehenen Austrittsöffnungen 4, ferner mit der Nute 5 für die Dichtungsleiste 6 ver sehen. Die Triebwelle 7 des Verdichter. 1 ist in Fi-. 1 mit dein schaufelförnii--en Dreh kolben 8 fest verbunden.
Dieser ist zugleich Mitnehmet für die Laufbüchse 9. die in Rich- tuno- des Pfeils 9' bewegt wird. wobei als bewegliches Zwischenglied die Nuss 10 dient. Die Laufbiiehse besitzt ihre exzentrische La gerung in den beiden Stirnscheiben 11. Die Triebwelle 7 ist in den Lagern 12 gelagert, die in den beiden Enddeckeln 13 sitzen. Die in der Nute 5 eingepasste und darin leicht bewegliche Dichtungsleiste 6 wird durch Federn 14 gegen die Laufbüchse gepresst.
Es besteht aber auch ohne weiteres die Möglich keit, diese durch Gras- oder Flüssigkeitsdreck anzupressen, wobei. zum Beispiel (las unter Förderdruck stehende Fördermittel selbst oder (las unter dem gleichen Druck stehende Schmiermittel als Druckmittel verwendet werden kann.
Die Dichtungsleiste 6 besitzt beidseitig ,je einen @'ritnehmer 18, welche Mitnehmer in die beiden zwischen den Stirnscheiben 11 und den Lagern 12 angeordneten und durch die Bahnen 18a geführten Hubstangen 17 ein greifen. An diesen Hubstangen sind Gleit rollen 16 befestigt, welche die auf der Trieb- ;
%-elle 7 aufgekeilien Nockenscheiben 15 tou chieren. VorsprinIgende Nasen 15' auf diesen Nockensuheiben 15 drücken die Hubstangen 17 und damit die Dichtungsleiste nach ab- wärts, während die Federn 14 dafür sorgen,
class nach dem Passieren der Nockennasen 15' die Dichtungsleiste mit samt den Hubstan gen und Gleitrollen wieder hochgedrückt werden.
Die Nockennasen 15' sind so angeordnet, class sie in dem Moment zur Anlage an die Rollen<B>16</B> gelangen, in welchem der Dreh kolben unmittelbar vor der Dichtungsleiste steht, das heisst: frühestens dann. wenn der Drehkolben 8 die letzte Ausstossöffnung 4 passiert oder mindestens überdeckt hat.
Da mit hat der Ausstosshub des Verdichters auf- gehZii-t. Während dieses Anliegens der Nasen 15' ein den Rollen 16 wird die Dichtungs leiste nach abwärts ge(Iriickt und es entsteht ein Spalt, durch den das noch in der letzten Endspitze des sichelförmigen Arbeitsraumes eingeschlossene Fördervolumen auf die Saug seite hinüber expandieren kann.
Dieses Quan tum ist aber äusserst gering und liegt inner halb des normalen "schädlichen Raumes" ,jeden Verdichters.
Der Drehkolben bewegt sich nun mit Spiel über die Dichtungsleiste hinweg, was aber bei einschaufeligen Kapselverdichtern ohne Bedeutung ist, weil in dieser Totpunkt- lag e des Drehkolbens auf beiden Seiten des Kolbens Saugdruck herrscht. Überström- v erluste können also keine entstehen.
Bei gross ausgefallenem Spielraum zwi schen Zylinderbohrung 2 und Laufbüchse 9 ragt die Dichtungsleiste beim Anliegen an die Laufbüchse in die Zylinderbohrung hin ein. Die Leiste ist also für den Drehkolben vorstehend, so dass ohne die erfindungs gemässe Verschiebung dieser Leiste im Mo ment des Darüberfahrens des Drehkolbens unweigerlich eine Beschädigung des einen oder andern Teils erfolgen müsste.
Fig. 3 stellt die Abhebedauer. der Dich tungsleiste von der Laufbüchse im Verlaufe einer Kolbenumdrehung dar. Die Horizontale I-II-III-IV-I stellt die Abwicklung der Zylinderbohrung dar, und zwar aufge schnitten im Punkt I (siehe Fig. 1).
Auf diese Abwicklung 1-I sind nacheinander die Ausstossöffnungen 4, die Dichtungsleiste 6 und die Saugöffnungen 3 eingezeichnet. Über dieser Abwicklungslinie I-1 sind der Voll ständigkeit halber die Ausstossvolumen (V = ausgezogen schraffiert), bezw. Ansaugevolu- men (Va, - gestrichelt schraffiert) vor, bezw. nach dem Kolben, ebenso der Verdichter druck (V,1 = schräg schraffiert), vor der Schaufel gemessen, über dem Ansaugedruck 1-I aufgetragen.
Dabei ist zu bemerken, dass bei einschaufeligen Verdichtern hinter dem Schaufelkolben immer der Ansaugedruck herrscht.
Das Abheben der Dichtungsleiste kann frühestens nach dem Überfahren der letzten Ausstossöffnung durch den Drehkolben er folgen. Anderseits soll die Abhebung bereits vollständig sein beim Auffahren des Dreh kolbens auf die Leistenzone 6. Damit ist nun bereits die Nockenform für das Ab heben der Leiste gegeben. Es soll nach Über fahren der letzten Ausstossöffnung beginnen und im Moment des Auffahrens auf die Laufzone beendet sein.
Nach dem Überfahren der Leiste 6 kann die Abhebeperiode unverzüglich beendigt werden, es kann aber auch so lange zugewar tet werden, bis der Drehkolben 8 die letzte Ansaugeöffnung überfahren hat. Erst in diesem Moment beginnt vor der Drehschaufel die Verdichtung und muss daher jetzt die Leiste 6 dichtend an der Laufbüchse an liegen. Aus diesen Überlegungen heraus er gibt sich ohne weiteres die minimale und maximale Abhebedauer der Dichtungsleiste.
Die beiden unter der Abwicklungslinie dar- gestellten Linien veranschaulichen ,diese Ab hebedauer, bezogen auf eine ;ganze Kolben umdrehung. Diese Linien charakterisieren aber auch die Abwicklung der Noekenschei- ben 115 mit den darauf anzubringenden No-ckennasen 15'.
Fig. 4 zeigt eine andere Einrichtung zum Betätigen der beweglichen Dichtungsleiste 6. Statt der Nockenscheiben 15 ist hier auf die Triebwelle 7 je eine Exzenterscheibe 19 auf gekeilt, auf der die Schubstange 20 sitzt. Diese Schubstange 20 wirkt nun wiederum auf die Mitnehmer 18 und diückt diese in einem gewissen Moment nach .abwärts. Die Eingriffsnute 20a der Schubstange weist in der Hubrichtung etwas Spiel auf, so dass erst nahe der untern Totpunktlage der Schub stange 20 eine Verschiebung der Dichtungs leiste eintritt.
Es ergibt sich bei dieser Ein richtung ein Abhebediagramm analog Fig.13.
Eine weitere Lösung für die Betätigung der Dichtungsleiste 6 zeigt auch Fig. 5. Hier fällt die Hubstange 17 mit der Gleitrolle 16 dahin, die Nockenscheibe 23 wirkt direkt auf den Mitnehmer 18. Der Mitnehmer 18 kann dabei nötigenfalls mit einer Gleitrolle ausgerüstet werden.
Ein fest mit der Welle verbundener Dreh kolben wird zweckmässigerweise an seiner äussern gegen die Zylinderbohrung 2 dich tenden Stirnfläche ebenfalls mit einem be weglichen Dichtungsstab 19 ausgerüstet. Fig. 6 zeigt ein diesbezügliches Ausführungs beispiel. In einer im Drehkolben 8 eingefräs ten Nute 50 ist ein solcher Dichtungsstab 19 angeordnet., der stirnseitig noch mit einer Leiste aus Material von guten Laufeigen schaften 20 bewehrt ist.
Dieser Dichtungs- stab 19 wird durch Federn 21 -an, die ZvIii:- derbohrung 2 angeprel;t. Es kann hierzu aber auch ein Druckmittel, zum Beispiel unter Förderdrueh stehende-, Förder- oder Sehinier- mittel verwendet werden.
Beim lCberfahren dieses mit einem Dich tungsstab 19 versehenen Drehkolbens 8 über die abgehobene Dichtungsleiste 6 bestünde nun die Gefahr, dass der Diehtun-sstab 19 sich in der durch die versenkte Dichtungs leiste 6 gebildeten Vertiefung verfingt, was wiederum uiiweigerlicli zu einer Beschä di- gung des Verdichters führen müsste. Via die sen Nachteil zu beseitigen.
werden gemäss Fig. 5 und 7 mindestens zwei, ain zweck mässigsten beidseitig an den äussersten Enden angeoi#dnete feste Verbindungsbi#üel@en 22 über die Nute a gelegt.
Diese Brücken, die mit der Zylinderbohrung zusammen bearbei tet werden, machen die @c:wegun@# clcr Dieh- tungsleiste nicht mit und verhindern dadurch ein Verfangen des Dichtungsstabes in den gebildeten Vertiefungen.
Diese Brückenpartien 22 dichten natür- lieli din Berührungsstelle zwischen Zylinder- hohrung und Laufbüelise nicht so gut ab, wie die Dichtungsleiste 6. Sie können aber schmal aus--eführt werden, so dass der 1'n- dichtheitsv erlust, bezogen auf die ganze Ab- dichtungslänge. nicht ins Gewicht fällt.
Statt der fest mit dem Zylinder 1 ver bundenen Brücken 22 liessen sieh, wie in Fig. 5 gestrichelt angegeben. auch Pinge 22o einlegen, die in einer .Nute in der Z@@lini@cr- bohrung passend sitzen.
Bei grosser Di,#lan- leiste 6 beim I'berlauf des Drehkolbens zierung der einzelnen Brücken ?? bezw.
Ringe 22a könnte es vorkommen, dass sich der Dichtungsstab 19 (Fi-#. 6.) des Dreh kolbens beim Überfahren der infolge ab- (yehobener Dichtungsleiste entstandenen Ver tiefung durch die Zentrifugalwirkunggegeit diese Vertiefung durchbiegt, was zur Folge haben müsste, dass dieser nun doch vor stehende Stab auf die vor der Schaufel lie gende Kante zwischen Nute ) und Zvlinder- bohrung 2 aufschlägt.
Um dies zu vermeiden, wird nach Fig. 8 nicht nur die Dichtungs- sondern gleichzeitig auch der Dich- t,iiigsstab 19 des Drehkolbens. Dies geschieht dadurch, dass der Ring 22a in vertikaler Richtung verschiebbar angeordnet wird und mittelst des _Mitnehmers 41 durch die Nok- henseheihe 23 Bewegt wird.
Die Nockennasen \_' la dieser Scheibe 23 sind natürlich so an- g('ordiiet, dass die Bewegung der Diehtungs- leiste einerseits in einer Richtung und des Einges 22a bezw. des Dichtungsstabes 19 anderseits in entgegengesetzter Richtung gleiehzeiti@,, vor sich geht.
Fia#. 9 und 10 zeigen weitere Ausfüh- rmig.sheispiele des Erfindmigsgegenstandes. Statt der inechanisclien Bewegung der Dich- tniigsleiste erfolgt sie in Fig. 9 elektrisch mit Hilfe der Solenoidspule 26, die von einer Stromquelle 27 periodisch unter Strom ge- #'elzt wird,
wobei der Magnethammer 25 an- (=c,zoL(#n inid damit auch der Mitnehmer- bolzen 24 und die darauf befestigte Dich- tiingsleiste 6 hochgezogen wird.
Bei Strom- unterbriich fällt der Hammer 25 nach ab- wärts und die Dichtungsleiste nlit samt dem litneh ine rholzen :.i4 wird durch die Feder 1l- in die Schlussstellung# gedrückt.
Die Steuerung des Stromimpulses erfolgt von der Welle 7 des Verdichters oder dessen Antrielisinasehine, indem eine darauf gesetzte hontaht-Nockcnsc#heibe 15 mit dem einen Kontaktfinger 28 in dauerndem, mit dem zweiten Kontaktfinger 28 aber in nur zeit liebem, der Länge der Nockennase 15' ent sprechenden Kontakt steht.
Selbstverständ- lieli können auch zwei oder mehrere Solenoid- spulen auf dieselbe Dichtungsleiste gleich- ze itig wirken.
In Fig. 10 erfolgt die Betätigung der Dichtungsleiste 6 unter der Einwirkung des Fördermitteldruckes. Die Dichtungsleiste 6 ist durch den Bolzen 30 mit einem Kolben 31 verbunden, dessen untere Kolbenfläche mittelst der Ventile 33 und 34 an die Druck-, bezw. Saugkammer des Verdichters ange schlossen ist. Wird das Ventil 33 geöffnet und das Ventil 34 geschlossen, so steht der Kolben vollständig unter dem Einfluss des Fördermittel-Enddruckes. Er wird entgegen der Federkraft 14 nach oben verschoben imd somit die daran befestigte Dichtungsleiste 6 von der Laufbüchse 9 abgehoben.
Beim Schliessen von Ventil 33 und .gleichzeitigem Offnen von Ventil 34 kommt der Kolben unter die Einwirkung des in der Saug kammer herrschenden Druckes, und da über diesem Kolben derselbe Druck herrscht, wird dieser mit samt dem Bolzen 30 und der Dichtungsleiste 6 durch die Feder 14 nach abwärts, das heisst dichtend auf die Lauf büchse gedrückt.
Die Steuerung der beiden Ventile 33 und 34 erfolgt über das Hebelwerk 36, 37, 38 und 39 von einer auf der Welle 7 des Ver dichters oder der Antriebsmaschine sitzenden Nockenscheibe 15, auf welcher eine Gleit- rolle 40 sich abwälzt. Die Punkte 35 sind Fix- bezw. Drehpunkte für das Hebelwerk. Die Feder 42 sorgt für genügenden Andruck der Gleitrolle 40 an die Nockenscheibe 15.
Beide Ventile 33 und 34 werden immer gleichzeitig betätigt, und zwar immer in ein ander entgegengesetzten Richtungen. Durch entsprechende Ausbildung Ader Nockennaoe 15a wird erreicht, dass die Dichtungsleiste 6 nur jeweils kurz gehoben wird während des Darübergleitens des Drehkolbens.
Selbstverständlich können auch hier meh rere Kolben 31 auf eine Dichtungsleiste wir ken. Auch kann statt des Fördermediums zum Beispiel das unter dem Förderdruck ste hende Schmiermittel als Druckmittel unter den Kolben geführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes für einen Verdichter mit flie gendem Drehkolben zeigt Fig. 11 im :Quer schnitt und Fig. 12 im Längsschnitt. Der fliegende Drehkolben 41 wird durch die von aussen angetriebene Laufbüchse in Rotations bewegung gesetzt und infolge der Zentri- fugalwirkung stirnseitig an die Zylinder fläche 2 des Gehäuses 1 dichtend angepresst. Dieser fliegende Drehkolben 41 würde sich natürlich in der durch die abgehobene Dich tungsleiste gebildeten Versenkung verfangen, so dass Beschädigung der Maschine unver meidlich wären.
Um, dies zu verhindern ist eine Anordnung getroffen, die in der unter sten Totpunktlage des Drehkolbens 41, das heisst im Moment des Übergleitens der Dich tungsleiste den Kolben zwangsläufig abhebt, das heisst entgegen der Zentrifugalkraftwir- kung zurückschiebt. Zu diesem Zwecke be sitzt der Drehkolben beidseitig je einen Be festigungsbügel 42, der in eine Nute 44 in der Stirnscheibe 11 eingreift.
Diese Nute 44 besitzt eine solche Form, dass in der unter sten Totpunktlage der Zapfen 43 auf der Innenfläche aufsteht und somit ein Heraus schleudern des Drehkolbens verhindert und sogar eine Rückwärtsbewegung desselben ver ursacht.
Das Abhebediagramm für die Dichtungs leiste 6 und den fliegenden Drehkolben 41 geht aus Fig. 13 hervor, wobei das obere Diagramm für die maximal zulässige Ab hebedauer, das untere für die minimal zu lässige Abhebedauer von Dichtungsleiste 6 und Drehkolben 41 gezeichnet ist. s, bedeutet dabei den Abhebehub der Dichtungsleiste 6, 3, den Abhebehub des Drehkolbens 41.