CH672351A5

CH672351A5 -

Info

Publication number: CH672351A5
Application number: CH5175/86A
Authority: CH
Inventors: Roland Kolb
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1989-11-15
Also published as: DE3767699D1; EP0275415A1; EP0275415B1; JPS63189679A; ATE60403T1

Abstract

In a displacement machine for compressible media, having at least one conveying chamber which is arranged in a fixed housing and is designed in the manner of a spirally running slot, displacement bodies are assigned to the conveying chamber, engaging therein. The said displacement bodies, in the form of spirally designed strips (3', 3''), are held on a disc-shaped rotor which can be driven eccentrically with respect to the housing. The displacement body (3', 3'') is reinforced on the inlet-side end in an angle region between 0 DEG and preferably 90 DEG in its radial extent. <IMAGE>

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine für kompressible Medien mit wenigstens einer in einem feststehenden Gehäuse angeordneten, nach Art eines spiralförmig verlaufenden Schlitzes ausgebildeten Förderkammer und mit einem jeder Förderkammer zugeordneten, in diese eingreifenden Verdrängerkörper, der als spiralförmig ausgebildete Leiste im wesentlichen senkrecht auf einem gegenüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer gehalten ist. The invention relates to a positive displacement machine for compressible media with at least one delivery chamber arranged in a fixed housing and designed in the manner of a spiral slot and with a displacement body associated with each delivery chamber and engaging in the latter, which as a spiral bar is essentially perpendicular to a housing eccentrically driven disc-shaped rotor is held.

Verdrängermaschinen der genannten Art sind beispielsweise aus der DE-C32 603 462 bekannt. Diese Maschinen zeichnen sich durch eine nahezu pulsationsfreie Förderung des beispielsweise aus Luft oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch bestehenden gasförmigen Arbeitsmittels aus und können daher auch für Aufladezwecke von Brennkraftmaschinen mit Vorteil herangezogen werden. Während des Betriebes einer solchen als Verdichter arbeitenden Verdrängermaschine werden entlang der Förderkammer zwischen dem spiralförmig ausgebildeten Verdrängerkörper und den beiden Umfangswänden der Förderkammer infolge unterschiedlicher Krümmung der Spiralformen mehrere, etwa sichelförmige Arbeitsräume eingeschlossen, die sich von einem Arbeitsmitteleinlass durch die Förderkammer hindurch zu einem Arbeitsmittelauslass hin bewegen, wobei ihr Volumen ständig verringert und der Druck des Arbeitsmittels dementsprechend erhöht wird. Displacement machines of the type mentioned are known, for example, from DE-C32 603 462. These machines are characterized by an almost pulsation-free conveyance of the gaseous working medium, which consists, for example, of air or an air / fuel mixture, and can therefore also be used with advantage for charging purposes of internal combustion engines. During the operation of such a displacement machine working as a compressor, several approximately crescent-shaped working spaces are trapped along the conveying chamber between the spiral-shaped displacer body and the two peripheral walls of the conveying chamber due to different curvature of the spiral shapes, which move from a working medium inlet through the conveying chamber to a working medium outlet , their volume is constantly reduced and the pressure of the working fluid is increased accordingly.

Die Verdrängerkörper werden durch auf dem scheibenförmigen Läufer im wesentlich senkrecht stehend gehaltene, spiralförmige Leisten gebildet, die eine relativ grosse axiale Länge im Verhältnis zu ihrer Stärke aufweisen. Ähnliche Verhältnisse liegen auf der Seite des feststehenden Gehäuses vor, wo zwischen den Förderkammern ebenfalls spiralförmige, leistenartige Kammerwände stehenbleiben mit im Verhältnis zur Wandstärke relativ grosser Länge in axialer und in Umfangsrichtung. Dabei sind die senkrecht verlaufenden Endkanten der Leisten zumindest im Bereiche der von der Läuferscheibe bzw. dem Gehäusegrund am weitesten abliegenden Faser, d. h. im Kopfbereich relativ instabil, so dass sie während des Betriebes an benachbarten Bauteilen anlaufen könnten. Im Fussbereich dieser Leistenendkanten ergeben sich zudem erhebliche Beanspruchungen, die unter Umständen sogar zum Bruch führen könnten. The displacement bodies are formed by spiral strips, which are held essentially vertically on the disk-shaped rotor and have a relatively large axial length in relation to their thickness. Similar conditions exist on the side of the fixed housing, where spiral, strip-like chamber walls also remain between the conveying chambers, with a relatively large length in the axial and circumferential directions in relation to the wall thickness. The vertically running end edges of the strips are at least in the region of the fiber furthest away from the rotor disk or the housing base, ie. H. relatively unstable in the head area, so that they could start on neighboring components during operation. In the foot area of these ledge end edges there are also considerable stresses that could even lead to breakage under certain circumstances.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängermaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Eintrittskante des Verdrängerkörpers im Bereiche des Übergangs zur Läuferscheibe nicht gefährdet ist. The invention has for its object to provide a displacement machine of the type mentioned, in which the leading edge of the displacement body is not endangered in the region of the transition to the rotor disk.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Verdrängerkörper am eintrittseitigen Ende in einem Winkelbereich bis 120 ° in seiner radialen Erstreckung verstärkt ist. According to the invention, this object is achieved in that the displacer body is reinforced in its radial extent at the end on the inlet side in an angular range of up to 120 °.

Besonders günstig ist es, wenn die Wandstärke des Verdrängerkörpers im Eintrittsbereich kontinuierlich zunimmt bis zur Maximalstärke an der eigentlichen Eintrittskante, wobei die kontinuierliche Zunahme zweckmässigerweise durch spiralförmige Erweiterung der Aussenkontur gegenüber der Innenkontur durchgeführt wird. Nicht nur während des Betriebes wird durch diese Massnahmen die Flatterneigung verringert, sondern die nunmehr stabile Eintrittspartie eignet sich auch besonders für die mechanische Nachbearbeitung beispielsweise mittels Fräswerkzeugen. Infolge des Wegfalls von Vibrationen anlässlich der Bearbeitung wird eine bessere Oberflächengüte erzielt. It is particularly expedient if the wall thickness of the displacer increases continuously in the entry area up to the maximum thickness at the actual entry edge, the continuous increase advantageously being carried out by spiraling the outer contour with respect to the inner contour. These measures not only reduce the tendency to flutter during operation, but the now stable entry section is also particularly suitable for mechanical post-processing, for example using milling tools. As a result of the absence of vibrations during processing, a better surface quality is achieved.

In der Zeichnung ist ein im folgenden näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine stirnseitige Ansicht des Läufers der Verdrängermaschine. In the drawing, an embodiment of the invention explained in more detail below is shown schematically. The only figure shows an end view of the rotor of the displacement machine.

In der Zeichnung sind alle für das Verständnis der Erfindung unwesentlichen Teile - wie beispielsweise das feststehende Gehäuse, der Antrieb, die Lagerung und die Führung des Läufers, die Zu- und Abströmung des Arbeitsmittels -fortgelassen. In the drawing, all parts which are insignificant for understanding the invention - such as, for example, the fixed housing, the drive, the bearing and the guidance of the rotor, the inflow and outflow of the working fluid - are omitted.

Zwecks Erläuterung der Funktionsweise des Verdichters, welcher nicht Gegenstand der Erfindung ist, wird auf die bereits genannte DE-C32 603 462 verwiesen. Nachstehend wird nur der für das Verständnis notwendige Maschinenaufbau und Prozessablauf kurz beschrieben. In order to explain the operation of the compressor, which is not the subject of the invention, reference is made to the already mentioned DE-C32 603 462. In the following, only the machine structure and process flow necessary for understanding are briefly described.

Mit 1 ist der gesamte Läufer einer vorzugsweise für Aufladezwecke von Brennkraftmaschinen verwendeten Verdrängermaschine bezeichnet. An wenigstens einer Stirnseite der Läuferscheibe 2, bevorzugt aber auf deren beiden Seiten, weist er in Form von spiralförmig verlaufenden Leisten 3' und 3 " gebildete Verdrängerkörper auf, von denen bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel 2 ineinandergreifende dargestellt sind. Es versteht sich, dass der Läufer in der gleichen Ebene ein ganzes System von Spiralen aufweisen kann, die beispielsweise jede von einem eigenen Einlass zu einem gemeinsamen Auslass fördern können. 1 designates the entire rotor of a displacement machine which is preferably used for charging purposes of internal combustion engines. On at least one end face of the rotor disk 2, but preferably on its two sides, it has displacement bodies formed in the form of spirally extending strips 3 'and 3 ", of which two are shown in the example 2 shown in the drawing. that the runner can have a whole system of spirals on the same level, which, for example, can convey each from its own inlet to a common outlet.

Die Verdrängerkörper liegen in nicht dargestellten Verdrängerkammern in einem feststehenden Gehäuse ein, The displacement bodies lie in displacement chambers, not shown, in a fixed housing,

wobei die Kammern im Gehäuse nach Art eines spiralförmigen Schlitzes eingearbeitet sind. Diese Verdrängerkammern verlaufen jeweils von einem am äusseren Umfang des Gehäuses vorgesehenen Einlassraum zu einem am inneren Umfang vorgesehenen Auslassraum. Sie weisen im wesentlichen parallele, in konstantem Abstand zueinander angeordnete, spiralförmige Kammerwände auf. Diese sind beispielsweise durch mehrere aneinander anschliessende Kreisbögen gebildet. Zwischen den Wänden greifen die durch die Leisten 3 ' und 3 " gebildeten Verdrängerkörper in die Förderkammern ein. Die Krümmung jedes spiralförmigen Verdrängerkörpers ist dabei so bemessen, dass er die inneren und äusseren Kammerwände des Gehäuses an mehreren, beispielsweise an jeweils zwei Stellen nahezu berührt. the chambers are incorporated in the housing in the manner of a spiral slot. These displacement chambers each run from an inlet space provided on the outer circumference of the housing to an outlet space provided on the inner circumference. They have essentially parallel, spiral chamber walls arranged at a constant distance from one another. These are formed, for example, by a plurality of circular arcs adjoining one another. Between the walls, the displacement bodies formed by the strips 3 'and 3 "engage in the delivery chambers. The curvature of each spiral displacement body is dimensioned such that it almost touches the inner and outer chamber walls of the housing at a plurality, for example at two points, in each case.

Den Antrieb und die Führung des Läufers besorgen zwei beabstandete Exzenteranordnungen 4 resp. 5. Hierbei kann es sich um Exzenterscheiben oder Exzenterkurbeln handeln, wobei in der Regel die mittlere Anordnung 4 den Antrieb und die äussere Anordnung 5 die Führung des Läufers 1 übernimmt. Um in den Totpunktlagen eine eindeutige Führung des Läufers zu erzielen, werden die beiden Exzenteranordnungen über einen angedeuteten Zahnriemenantrieb 6 The drive and the guide of the rotor provide two spaced eccentric arrangements 4 and 4 respectively. 5. These can be eccentric disks or eccentric cranks, the middle arrangement 4 generally taking over the drive and the outer arrangement 5 taking over the guiding of the rotor 1. In order to achieve clear guidance of the rotor in the dead center positions, the two eccentric arrangements are indicated by a toothed belt drive 6

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

672351 672351

winkelgenau synchronisiert. Dieser Doppelexzenterantrieb sorgt dafür, dass alle Punkte der Läuferscheibe 2 und damit auch alle Punkte der beiden Leisten 3' und 3" eine kreisförmige Verschiebebewegung ausführen. synchronized with precise angles. This double eccentric drive ensures that all points of the rotor disc 2 and thus also all points of the two strips 3 'and 3 "carry out a circular displacement movement.

Infolge der mehrfachen abwechselnden Annäherung der Leisten 3', 3" an die inneren und äusseren Kammerwände der zugeordneten Förderkammern ergeben sich auf beiden Seiten der Leisten sichelförmige, das Arbeitsmedium ein-schliessende Arbeitsräume, die während des Antriebs der Läuferscheibe 2 durch die Förderkammern in Richtung auf den Auslassraum verschoben werden, wobei sich die Volumina dieser Arbeitsräume verringern und der Druck des Arbeitsmittels dann entsprechend erhöht wird. Zur Erhöhung der Stabilität wird nun erfindungsgemäss das eintritts-seitige Ende der Leisten 3', 3" versteift und zwar mit Hilfe einer Wandstärkenzunahme. In einem Winkelbereich von 0 ° bis 120 °, im vorliegenden Beispiel in einem Bereich von 0 ° bis 90 °, wird diese Verstärkung angebracht. Hierbei soll die Wandstärke vorzugsweise bis zur Eintrittskante stetig zunehmen. Dies wird am einfachsten dadurch erreicht, dass die Aussenkontur 3a gegenüber der Innenkontur 3b spiralförmig erweitert wird. D. h., der ursprünglich vorgesehene Kreisbogen (für konstante Wanddicke) wird an sich beibe-s halten, nur sein Zentrum wird um das Mass a verschoben. Dadurch wird ein sauberer Übergang an der Stelle A der äusseren Kontur erzielt. As a result of the multiple, alternating approach of the strips 3 ', 3 "to the inner and outer chamber walls of the associated delivery chambers, crescent-shaped work spaces, which enclose the working medium, result on both sides of the strips, which move in the direction of the delivery chamber during the drive of the rotor disk 2 the outlet space is shifted, the volumes of these work spaces being reduced and the pressure of the working medium then being increased accordingly. To increase the stability, the inlet-side end of the strips 3 ', 3 "is now stiffened according to the invention, with the aid of an increase in wall thickness. This reinforcement is applied in an angular range from 0 ° to 120 °, in the present example in a range from 0 ° to 90 °. The wall thickness should preferably increase steadily up to the leading edge. The easiest way to achieve this is to widen the outer contour 3a in a spiral shape with respect to the inner contour 3b. In other words, the originally intended circular arc (for constant wall thickness) will be retained, only its center will be shifted by dimension a. This ensures a clean transition at point A of the outer contour.

Es versteht sich, dass in dem Winkelbereich, in dem der Verdrängerkörper verstärkt ist, auch die Wände der Förder-lo kammer nicht mehr parallel verlaufen dürfen. Entsprechend der spiralförmigen Erweiterung der Aussenkontur an der Leiste muss auch die direkt gegenüberliegende Kammerkontur angepasst werden. It goes without saying that in the angular range in which the displacement body is reinforced, the walls of the conveying chamber can no longer run parallel. In accordance with the spiral extension of the outer contour on the bar, the directly opposite chamber contour must also be adjusted.

Selbstverständlich kann die Verstärkung des Verdränger-15 körpers auch an dessen austrittseitigen Ende vorgenommen werden, also im vorliegenden Beispiel am inneren Spiralenteil. In diesem Fall sollte die kontinuierliche Dickenzunahme durch spiralförmige Verkleinerung der Innenkontur gegenüber der Aussenkontur durchgeführt werden. Of course, the reinforcement of the displacer body can also be carried out at its outlet end, that is to say in the present example on the inner spiral part. In this case, the continuous increase in thickness should be carried out by reducing the inner contour in a spiral shape compared to the outer contour.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

672 351 PATENT CLAIMS

1. Displacement machine for compressible media with at least one conveying chamber arranged in a fixed housing, designed in the manner of a spiral slot and with an associated displacer body associated with each conveying chamber, which as a spiral-shaped bar (3 ', 3 ") is essentially vertical is held on a disk-shaped rotor which can be driven eccentrically with respect to the housing, characterized in that the radial extension of the displacer body (3 ', 3 ") is reinforced at the entry-side end in an angular range up to 120 °.

2. Displacement machine according to claim 1, characterized in that the wall thickness of the displacement body (3 ', 3 ") increases continuously in the entry area up to the maximum thickness at the actual entry edge.

3. displacement machine according to claim 2, characterized in that the continuous increase by spiral expansion of the outer contour (3a) relative to the inner contour (3b) is carried out.