CH673680A5

CH673680A5 -

Info

Publication number: CH673680A5
Application number: CH4982/87A
Authority: CH
Inventors: Fritz Spinnler
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1990-03-30
Also published as: US4950138A; ATE72878T1; ES2028978T3; JP2758178B2; DE3868609D1; JPH01206101A; EP0321781B1; EP0321781A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine für kom-pressible-Medien mit mindestens vier in einem feststehenden Gehäuse âhgeordnëteh Förderräumen, wobei bei vier Förderräumen jede Gehäusehälfte zwei um ca. 180° gegeneinander versetzte und spiralförmig von einem Einlass zu einem Auslass verlaufende Förderräume aufweist, und wobei jedem Förderraum ein in diesen eingreifenden Verdrängerkörper zugeordnet ist, der als spiralförmige Leiste senkrecht auf einem gegenüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer gehalten ist, zu dessen Führung im Gehäuse eine zu einer ersten Antriebsexzenteranordnung mit Abstand angeordnete zweite Führungsexzenteranordnung vorgesehen ist, wobei zur nachgiebigen Aufnahme von allfälligen Längendifferenzen zwischen Förderraum und Verdrängerkörper ein Ausgleichsmittel am Läufer vorgesehen ist.

Verdrängermaschinen nach dem Spiralprinzip sind beispielsweise aus der DE-C3-2 603 462 bekannt. Diese Maschinen zeichnen sich durch eine nahezu pulsationsfreie Förderung des beispielsweise aus Luft oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch bestehenden gasförmigen Arbeitsmittel 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 Zylinderwänden 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 entsprechend erhöht wird. Die Verdrängerkörper werden durch auf dem scheibenförmigen Läufer im wesentlichen 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 Stege stehenbleiben mit im Verhältnis zur Wandstärke relativ grosser Länge in axialer und in Umfangs-richtung.

Eine präzise Abwälzung eines Verdrängerkörpers nach dem 5 Spiralprinzip durch eine translatorische Kreisbewegung wird durch einen Doppelkurbeltrieb erreicht, wie er beispielsweise aus der DE-A-3 230 979 bekannt ist und bei dem eine Kurbel antreibt und die zweite Kurbel führt. Um nun Längendifferenzen zwischen den beiden Angriffspunkten der Antriebs- und der io Führungsanordnung ausgleichen zu können, sieht diese bekannte Lösimg ein längenverschiebbares Übertragungsglied vor, und zwar in Richtung der Verbindungslinie der Angriffspunkte. Dieses Übertragungsglied besteht aus einem in der Führungsanordnung des Läufers verstellbar gehaltenen Halterungsglied, i5 welches ein Gleitstein sein kann, der in einer Parallelführung verschiebbar ist. Die Parallelführung umfasst eines der zwei Lager der Führungsanordnung, über die somit ein allfälliger Ausgleich von Dehnungsdifferenzen stattfinden kann.

Eine andere Lösung für dieses Problem ist in der DE-20 A-3 107 231 beschrieben. Zur Vermeidung von unzulässig hohen Belastungen, die durch Toleranzsummierung bei der Fertigung oder durch unterschiedliche Wärmedehnung zwischen den beiden Angriffspunkten an dem kreisenden Läufer auftreten können, ist an wenigstens einem der Angriffspunkte, vorzugs-25 weise an dem Angriffspunkt der Führungsvorrichtung, eine mit einer elastischen Bettung versehene Lageranordnung vorgesehen. Diese elastische Bettung kann beispielsweise durch einen gummielastischen Ring gebildet sein, welcher zwischen Lager-aussenring und Lagerauge sitzt.

30 Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, bei einer Verdrängermaschine der eingangs genannten Art eine weitere Möglichkeit zur Aufnahme von zwischen zwei Angriffspunkten auftretenden Längenänderungen zu schaffen, die möglichst einfach ausgebildet ist und einen selbsttätigen Ausgleich 35 bewirkt.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Führungsauge der Führungsexzenteranordnung mit dem scheibenförmigen Läufer über eine Rippe verbunden ist, die als tangentiale Verlängerung einer der spiralförmigen Leisten an deren 40 einlassseitigem Ende ausgebildet ist.

Mit dieser Massnahme wird eine hohe Steifigkeit in tangentialer Richtung und eine hohe Elastizität in radialer Richtung erreicht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung 45 schematisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Gehäuseteil der Verdrängermaschine

Fig. 2 einen Läufer mit erfindungsgemässem Führungsexzenter so Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Verdrängermaschine

Fig. 4 eine perspektivische Teildarstellung des Führungsexzenters

Zwecks Erläuterung der Funktionsweise des Verdichters, welche nicht Gegenstand der Erfindung ist, wird auf die bereits 55 genannte DE-C3-2 603 462 verwiesen. Nachstehend wird nur der für das Verständnis notwendige Maschinenaufbau und Prozessablauf kurz beschrieben.

Der Übersichtlichkeit wegen ist die Maschine in den Fig. 1 und 2 in demontiertem Zustand gezeigt.

60 Mit 1 ist der Läufer der Maschine insgesamt bezeichnet. An beiden Seiten der Scheibe 2 sind je zwei, um 180° zueinander versetzte, spiralförmig verlaufende Verdrängerkörper angeordnet. Es handelt sich um Leisten 3, 3', die senkrecht auf der Scheibe 2 gehalten sind. Die Spiralen selbst sind im gezeigten 65 Beispiel aus mehreren, aneinander anschliessenden Kreisbögen gebildet. Infolge des eingangs erwähnten grossen Verhältnisses zwischen axialer Länge zur Wandstärke (Fig. 3) ist das eintritts-seitige Ende der Leisten 3, 3' jeweils verstärkt ausgeführt. Mit

3

673 680

4 ist die Nabe bezeichnet, mit welcher die Scheibe 2 auf einem Wälzlager 22 aufgezogen ist. Das Lager selbst sitzt auf einer Exzenterscheibe 23, die ihrerseits Teil der Antriebswelle 24 ist. Mit 5 ist ein radial ausserhalb der Leisten 3, 3' angeordnetes Auge bezeichnet für die Aufnahme eines Führungslagers 25, welches auf einem Exzenterbolzen 26 aufgezogen ist. Dieser ist seinerseits Teil einer Führungswelle 27. Die Exzentrizität e der Exzenterscheibe auf der Antriebswelle entspricht jener des Exzenterbolzens auf der Führungswelle. Am Spiralenaustritt sind in der Scheibe 2 Durchbrüche 6 vorgesehen, damit das Medium von einer Scheibenseite zur andern gelangen kann, beispielsweise um in einem nur einseitig angeordneten zentralen Auslass abgezogen zu werden.

In Fig. 1 ist die in Fig. 3 links dargestellte Gehäusehälfte 7 des aus zwei Hälften (7, 7' ) zusammengesetzten, über Befestigungsaugen 8 zur Aufnahme von Verschraubungen miteinander verbundenen Maschinengehäuses gezeigt. 9 symbolisiert die Aufnahme für die Antriebswelle, 10 die Aufnahme für die Füh-rungswelle. 11 und 11' bezeichnen die zwei jeweils um 180° gegeneinander versetzten Förderräume, die nach Art eines spiralförmigen Schlitzes in die beiden Gehäusehälften eingearbeitet sind. Sie verlaufen von je einem am äusseren Umfang der Spirale im Gehäuse angeordneten Einlass 12,12' zu einem im Gehäuseinneren vorgesehenen, beiden Förderräumen gemeinsamen Auslass 13. Sie weisen im wesentlichen parallele, in gleichbleibendem Abstand zueinander angeordnete Zylinderwände 14, 14', 15,15' auf, die im vorliegenden Fall wie die Verdrängerkörper der Scheibe 2 eine Spirale von ca. 360° umfassen. Zwischen diesen Zylinderwänden greifen die Verdrängerkörper 3, 3' ein, deren Krümmung so bemessen ist, dass die Leisten die inneren und die äusseren Zylinderwände des Gehäuses an mehreren, beispielsweise an jeweils zwei Stellen nahezu berühren.

An den freien Stirnseiten der Leisten 3, 3' und der Stege 17, 18 sind federbelastete Dichtungen 21 in entsprechenden Nuten eingelegt. Mit ihnen werden die Arbeitsräume gegen die Seitenwände 28 des Gehäuses resp. gegen die Verdrängerscheibe gedichtet.

Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass im Bereich des Einlasses 12' der Steg 17 mit der äusseren Zylinderwand 14 sich im Steg 18' mit der inneren Zylinderwand 15' fortsetzt. Diese Massnahme trifft auch im Bereich des Einlasses 12 zu. Der Übergang erfolgt hier vom Steg 17' zum Steg 18.

Den Antrieb und die Führung des Läufers 1 besorgen die zwei beabstandeten Exzenteranordnungen (23, 24 resp. 26, 27). Um in den Totpunktlagen eine eindeutige Führung des Läufers zu erzielen, werden die beiden Exzenteranordnungen über einen Zahnriemenantrieb 16 winkelgenau synchronisiert. Dieser Doppelexzenterantrieb sorgt dafür, dass alle Punkte der Läuferscheibe und damit auch alle Punkte der beiden Leisten 3 und 3' eine kreisförmige Verschiebebewegung ausführen.

Infolge der mehrfachen abwechselnden Annäherungen der Leisten 3, 3' an die inneren und äusseren Zylinderwände der zugeordneten Förderkammern ergeben sich auf beiden Seiten der Leisten sichelförmige, das Arbeitsmedium einschliessende Arbeitsräume, die während des Antriebes der Läuferscheibe durch die Förderkammern in Richtung auf den Auslass ver-5 schoben werden. Hierbei verringern sich die Volumina dieser Arbeitsräume und der Druck des Arbeitsmittels wird entsprechend erhöht.

Die Fig. 1 zeigt, dass die Scheibe 2 — abgesehen von dem radial überstehenden Auge 5 — radial mit den Leisten 3, 3' ab-lo schliesst. Dies bedeutet, dass die Scheibe in radialer Richtung im Bereich der Einlässe 12,12' mindestens eine Gehäusehälfte durchdringen muss. Im vorliegenden Fall geschieht dies an der in Fig. 3 links dargestellten Gehäusehälfte 7. Hierzu sind deren innenliegenden Stege 18, 18' gegenüber den aussenliegenden 15 Stegen 17, 17' um den Betrag der Scheibendicke abgesenkt. Diese Massnahme weist den Vorteil auf, dass in dieser Gehäusehälfte nur an den inneren Stegen 18,18' Dichtleisten anzuordnen sind, die bis zum Auslass hin die Förderräume 11, 11' über die Scheibe 2 gegeneinander abdichten.

20 Würde nun der Übergang vom Steg 17 zum Steg 18' scharfkantig und radial erfolgen und demzufolge auch die Scheibe 2 an den entsprechenden Eintrittspartien radial abschliessen, so entstünde eine Undichtigkeit zwischen den Förderkammern 11 und 11'.

25 Wie aus Fig. 1 erkennbar, wird dieser Übergang nunmehr als kreisrunder Absatz 19, 19' mit dem Radius R1 ausgebildet. Die Gegenfläche an der Scheibe 2 wird mit einer entsprechend kreisbogenförmigen Aussparung 20, 20' versehen, wobei der Radius R2 dieser Aussparung der Exzentrizität e + Radius R1 30 entspricht. Diese Absätze 19, 19' kooperieren anlässlich des Maschinenbetriebes zwecks Bildung einer Dichtlinie mit den kreisbogenförmigen Aussparungen 20, 20'.

Im Gegensatz zur eingangs besprochenen Bauart nach DE-A-3.107.231 — bei welcher 4er,,Angriffspunkt der Führungsvor-35 richtung, d.h. das Führungsauge zur Aufnahme des Exzenters, in der Verdrängerscheibe starr integriert ist — ist im vorliegenden Fall das Führungsauge 5 mit dem Läufer 1 über eine Rippe 29 verbunden.

In ihrer Längserstreckung verläuft die Rippe 29 tangential 40 zur Spirale. Sie ist mit dem einlassseitigen Ende der Spiralleiste 3 verbunden. In Fig. 4 ist sie als einstückig mit dem Läufer hergestellte Rippe dargestellt. Ihre Breite entspricht vorzugsweise der Breite des Führungsauges 5; ihre Dicke ist so gewählt, dass das Führungsauge in radialer Richtung elastisch ist. 45 In Abweichung zur gezeigten Ausbildung, bei welcher die Rippe 29 aus dem gleichen Material wie der Läufer ist, kann die Rippe mit oder ohne Führungsauge auch gesondert gefertigt werden, beispielsweise aus einem Material, welches für die auftretenden Belastungen besonders geeignet ist. In diesem Fall so kann die Rippe auf jede geeignete Art mit dem Läufer verbunden werden, wobei insbesondere eine Gelenkanordnung vorgesehen sein kann.

v

2 Blätter Zeichnungen

Claims

673 680

1. Verdrängermaschine für kompressible Medien mit mindestens vier in einem feststehenden Gehäuse angeordneten Förderräumen, wobei bei vier Förderräumen jede Gehäusehälfte (7, 7') zwei um ca. 180° gegeneinander versetzte und spiralförmig von einem Einlass (12,12') zu einem Auslass (13) verlaufende Förderräume (11,11') aufweist und wobei jedem Förderraum ein in diesen eingreifenden Verdrängerkörper zugeordnet ist, der als spiralförmige Leiste (3, 3') senkrecht auf einem gegenüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer (1) gehalten ist, zu dessen Führung im Gehäuse eine zu einer ersten Antriebsexzenteranordnung (23, 24) mit Abstand angeordnete zweite Führungsexzenteranordnung (26, 27) vorgesehen ist, wobei zur nachgiebigen Aufnahme von allfälligen Längendifferenzen zwischen Förderraum und Verdrängerkörper ein Ausgleichsmittel am Läufer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsauge (5) der Führungsexzenteranordnung (26, 27) mit dem scheibenförmigen Läufer (1) über eine Rippe (29) verbunden ist, die als tangentiale Verlängerung einer der spiralförmigen Leisten (3) an deren einlassseiti-gem Ende ausgebildet ist.

2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe aus dem gleichen Material besteht wie die damit verbundene Leiste und mit dem Läufer vorzugsweise einstückig hergestellt ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe gelenkig mit dem Läufer verbunden ist.