DE102005052623B4 - compressor - Google Patents
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Abstract
Diese Erfindung betrifft einen Kompressor (1) mit einem Gehäuse (3, 19, 96, 97; 103; 203), das eine Gehäuseachse (4) und einer Gehäuseinnenwand (3; 203; 303) aufweist. Der Kompressor umfasst ferner eine Mambran (7; 207), einen Rollenhalter (5, 95; 105; 208; 308, 319, 381, 382, 383, 384, 385, 386), der so gelagert ist, dass er um die Gehäuseachse (4) drehbar ist und eine Rolle (61, 71, 81; 271, 272, 273, 274, 275, 276; 371, 372, 373, 374, 375, 376) mit einer Rollenachse (62, 72, 82), die vom Rollenhalter gegen die Membran gedrückt wird, wobei die Rollenachse nicht mit der Gehäuseachse (4) zusammenfällt, wobei die Rolle die Membran (7; 207) gegen die Gehäuseinnenwand drückt. Die Membran ist an einer ersten Anzahl von Stegen (16, 26, 36, 46, 56; 216, 226, 236, 246, 256, 266) fluiddicht an der Gehäuseinnenwand (3; 203; 303) befestigt, wobei die Stege in einer Ebene senkrecht zur Gehäuseachse auf einem Kreis liegen und ein gleichseitiges Polygon bilden.This invention relates to a compressor (1) with a housing (3, 19, 96, 97; 103; 203) which has a housing axis (4) and a housing inner wall (3; 203; 303). The compressor further comprises a Mambran (7; 207), a roller holder (5, 95; 105; 208; 308, 319, 381, 382, 383, 384, 385, 386), which is mounted so that it is around the housing axis (4) is rotatable and has a roller (61, 71, 81; 271, 272, 273, 274, 275, 276; 371, 372, 373, 374, 375, 376) with a roller axis (62, 72, 82), which is pressed by the roller holder against the membrane, the roller axis not coinciding with the housing axis (4), the roller pressing the membrane (7; 207) against the inner wall of the housing. The membrane is attached to a first number of webs (16, 26, 36, 46, 56; 216, 226, 236, 246, 256, 266) in a fluid-tight manner on the housing inner wall (3; 203; 303), the webs in a Plane perpendicular to the housing axis lie on a circle and form an equilateral polygon.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet von Kompressoren, insbesondere Membranpumpen, Peristaltikpumpen und Schlauchpumpen. The This invention relates to the technical field of compressors, in particular diaphragm pumps, peristaltic pumps and peristaltic pumps.
Ein
gattungsgemäßer kompressor
ist aus der
Unter
anderem sind Drehschieberpumpen bekannt. Beispielhaft wird in diesem
Zusammenhang die
Die
In
der
Die
Eine ähnliche
Ausführungsform
ist in der
Die
Die
Die
Im Stand der Technik sind ferner verschiedenste Formen von Planetengetrieben bekannt. Der Mikro-AC-Servoantrieb mit Hohlwelle von Harmonic Drive gilt (oder galt) mit 6 mm Länge und ca. 2 mm Durchmesser als kleinster Positionierantrieb der Welt. Zur Untersetzung wird hier ein Planetengetriebe verwendet.In the prior art, a variety of forms of planetary gears are also known. The Harmonic Drive micro-AC servo drive with hollow shaft is (or was) considered to be the smallest positioning drive in the world with a length of 6 mm and a diameter of approx. 2 mm. For reduction, here is a planetary gear be used.
Die OECHSLER AG bietet unter der Marke WAVE DRIVE ein Untersetzungsgetriebe an. In einem verformbaren Stößelrad ist ein mit der Antriebswelle fest verbundener, ellipsenförmiger Antriebskern gelagert. Durch die Drehbewegung der Ellipse wird über das Stößelrad ein elastischer Zahnring laufend verformt und greift dabei in eine gehäusefeste Innenverzahnung. Zwischen Außen- und Innenverzahnung besteht eine Zähnezahldifferenz, die eine langsame Relativbewegung bewirkt.The OECHSLER AG offers a reduction gear under the brand WAVE DRIVE at. In a deformable ram is mounted with the drive shaft firmly connected, elliptical drive core. Due to the rotational movement of the ellipse, an elastic toothed ring is produced via the ram wheel continuously deformed and engages in a housing-fixed internal toothing. Between External and internal toothing exists a tooth number difference, which causes a slow relative movement.
In
der Geometrie gibt es runde und elliptische Zylinder. Ihre Mantelfläche wird
durch folgende Gleichung festgelegt:
Es handelt sich um einen runden Zylinder, wenn a = b, andernfalls um einen elliptischen Zylinder.It is a round cylinder if a = b, otherwise it is an elliptical cylinder.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen neuartigen Rollkolbenkompressor anzugeben, bei dem Schlupf zwischen Rollen und Membran vermieden wird.It It is an object of the invention to provide a novel rotary piston compressor to avoid slippage between the rollers and the diaphragm.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst.These Task is solved by the teaching of claim 1.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.preferred embodiments The invention are the subject of the dependent claims.
Der Einsatz einer Vielzahl von voneinander getrennten Kammern ermöglicht in vorteilhafter Weise eine gleichmäßige Förderung eines Fluids. Dabei können die Kammern zwischen einer Membran und einer Gehäuseinnenwand gebildet werden. Die Membran ist dabei mit der Gehäuseinnenwand an einem oberen und unteren inneren Rand sowie an Stegen fluiddicht verbunden.Of the Use of a plurality of separate chambers allows in advantageously a uniform promotion a fluid. It can the chambers are formed between a membrane and a housing inner wall. The membrane is in this case with the housing inner wall at an upper and lower inner edge and connected to webs fluid-tight.
Insbesondere wenn eine Rolle die Membran weitgehend dicht an die Gehäuseinnenwand drückt, sind nur bei den Auslässen der Kammern Ventile nötig. Dies verringert in vorteilhafter Weise die Teileanzahl.Especially if a roll, the membrane is largely close to the housing inner wall expresses are only at the outlets the chambers need valves. This advantageously reduces the number of parts.
Besonders einfach herzustellen sind runde Innenwände und runde, zylinderförmige Rollen.Especially Easy to make are round inner walls and round, cylindrical rollers.
Wenn die Anzahl der Kammern gleich zwei mal der Anzahl der Rollen minus eins ist, befindet sich jede Kammer in einer anderen Pumpphase, so dass die Förderung des Fluids optimal gleichmäßig erfolgt.If the number of chambers equal to two times the number of roles minus one is, each chamber is in a different pumping phase, so that the promotion the fluid is optimally uniform.
Zur Aufnahme von Radialkräften kann in vorteilhafter Weise ein runder Zylinder eingebaut werden, dessen Achse mit der Gehäuseachse zusammenfällt und auf dem die runden Rollen abrollen.to Absorption of radial forces can be installed advantageously a round cylinder, its axis with the housing axis coincides and on which roll the round rolls.
Um bei vorgegebenen Gehäuseabmessungen zu einem größeren Kammervolumen zu kommen, können Rollen eingesetzt werden, die die Form eines elliptischen Zylinders haben. Die Gehäuseinnenwand weist dann zwischen den Stegen entsprechende Ausbuchtungen auf, so dass die Rollen auf einem runden Sonnenrad abrollen können oder beim Drehen um die eigene Rollenachse die Membran gerade an die mit Ausbuchtungen versehene Gehäuseinnenwand drücken.Around at given housing dimensions to a larger chamber volume to come, can Rolls are used, which take the form of an elliptical cylinder to have. The housing inner wall then has corresponding bulges between the webs, so that the rollers can roll on a round sun gear or when turning around its own roller axis, the membrane straight to the with bulges provided housing inner wall to press.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:in the Below is a preferred embodiment of the invention below With reference to the accompanying drawings explained in more detail. Showing:
Im folgenden werden gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen, und ähnliche Teile durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet. Die Begriffe Pumpe und Kompressor werden synonym verwendet.in the The following will denote the same parts by the same reference numerals, and the like Parts by similar Reference numeral. The terms pump and compressor are used used synonymously.
Die
Achsen
Die
Innenwand
Jede
der Kammern
Bei
einer Parallelschaltung der Kammern ist es nur bei den Auslässen
Wie
in
Unter
Berücksichtigung
der Abmessungen der Rollkolben scheint folgende Wahl vorteilhaft:
K
ist dabei die Anzahl der Kammern und R bezeichnet die Anzahl der
Rollkolben. Unter Berücksichtigung
der Dehnbarkeitsgrenzen der Membran
Bei
einer Umdrehung der Scheiben
Das
Gehäuse
besteht aus einem Gehäusefuß
Die
Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Rollkolben über die
Zahnkränze
sorgt dafür,
dass die Membran
Falls
die Reibung zwischen der Membran
Der
Zweck des Sonnenzylinders
Ob
man die erste oder zweite Ausführungsform
wählt,
hängt von
der Anpassung zwischen Motor und Rollkolbenmembranpumpe hinsichtlich
Drehzahl und Drehmoment ab. Das Drehzahlverhältnis zwischen der ersten und
zweiten Ausführungsform ergibt
sich aus dem Quotienten des Radiuses des Sonnenrades
Aus
diesen Überlegungen
ergibt sich, dass man eine Feinabstimmung zwischen Motor und Pumpe
bei der ersten Ausführungsform
durch den Abstand der Rollkolbenachsen
Bei
allen im Zusammenhang mit den
Bei
der in
Die
Rollkolben
Da
die Rollkolben
Auch
die Einlässe
Bei
allen im Zusammenhang mit den
Falls die Ein- und Auslässe nahe bei den Stegen angebracht werden, sind keine Ventile erforderlich, da ein Rollkolben zunächst den Auslass einer vorausgehenden Kammer und kurz darauf den Einlass der nachfolgenden Kammer weitgehend dicht verschließt.If the inlets and outlets close to the bars, no valves are required there a rolling piston first the outlet of a previous chamber and shortly thereafter the inlet the subsequent chamber largely tightly closes.
Die Membran sollen sich selbstständig zurückstellen. Dies kann mit Hilfe eines geeigneten Gewebes oder einer Blattfeder geschehen. Die Blattfedern können entweder in den einzelnen Kammern untergebracht werden oder in die Membran integriert werden.The Membrane should be self-contained Reset. This can be done with the help of a suitable fabric or a leaf spring happen. The leaf springs can either be housed in the individual chambers or in the Membrane to be integrated.
Die Membran kann beispielsweise aus Butadienkautschuk, Chloroprenkautschuk, Silikonkautschuk oder Polyurethankautschuk hergestellt werden.The For example, membrane may be made of butadiene rubber, chloroprene rubber, Silicone rubber or polyurethane rubber are produced.
Bei allen beschriebenen Ausführungsformen können je nach Anforderungen, insbesondere an den Geräuschpegel, Gerad-, Schräg-, Pfeil- und Doppelschrägverzahnungen eingesetzt werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Es wird eine Evolventenverzahnung gegenüber einer Zykloidenverzahnung aufgrund der einfacheren Fertigung und der größeren Unempfindlichkeit gegenüber Achsabstandsfehlern bevorzugt. Um einen geringen Geräuschpegel zu erreichen, sollten Zahnräder aus Metall mit Zahnrädern aus Kunststoff kombiniert werden.at all described embodiments can ever according to requirements, in particular to the noise level, straight-, oblique-, arrow- and double helical gears are used unless otherwise stated. It will an involute toothing opposite a Zykloidenverzahnung due to the simpler manufacturing and the greater insensitivity across from Axial distance errors preferred. For a low noise level To achieve that, should be gears made of metal with gears be combined from plastic.
Angestrebte Leistungsdaten der in dieser Anmeldung beschriebenen Kompressoren sind ein Volumenstrom von 40 l/min, ein Druck von (1,25 ± 0,25) bar bei Förderung von Luft, ein Geräuschpegel von 30 dBA, eine Lebensdauer von 10000 h, eine Länge kleiner 0,1 m, eine Breite kleiner 0,12 m sowie eine Höhe kleiner 0,12 m.Targeted Performance data of the compressors described in this application are a volume flow of 40 l / min, a pressure of (1.25 ± 0.25) cash on promotion of air, a noise level of 30 dBA, a life of 10,000 h, a length less than 0.1 m, a width less than 0.12 m and a height less than 0.12 m.
Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt.The invention has been explained in detail above with reference to preferred embodiments. For However, one skilled in the art will appreciate that various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the scope of protection is defined by the following claims and their equivalents.
- 11
- RollkolbenmembranpumpeRotary piston diaphragm pump
- 22
- Pumpengehäusepump housing
- 33
- zylinderförmige Innenwandcylindrical inner wall
- 44
- Gehäuseachsehousing axis
- 55
- (untere) Scheibe(lower) disc
- 77
- Membranmembrane
- 1111
- erste Kammerfirst chamber
- 2121
- zweite Kammersecond chamber
- 3131
- dritte Kammerthird chamber
- 4141
- vierte Kammerfourth chamber
- 5151
- fünfte Kammerfifth chamber
- 12, 22, 32, 42, 5212 22, 32, 42, 52
- Einlassinlet
- 13, 23, 33, 43, 5313 23, 33, 43, 53
- Auslassoutlet
- 1414
- Auslassventiloutlet valve
- 1515
- KugelBullet
- 16, 26, 36, 46, 56 16 26, 36, 46, 56
- Stegweb
- 1717
- Einlassventilintake valve
- 18, 28, 38, 48, 5818 28, 38, 48, 58
- Aussparungrecess
- 1919
- Zahnkranzsprocket
- 6161
- erster Rollkolbenfirst rolling piston
- 7171
- zweiter Rollkolbensecond rolling piston
- 8181
- dritter Rollkolbenthird rolling piston
- 62, 72, 8262 72, 82
- Rollkolbenachsen Roll piston axes
- 7373
- oberes Rollkolbenlagerupper Roll piston bearing
- 7474
- unteres Rollkolbenlagerlower Roll piston bearing
- 65, 7565, 75
- Zahnkranzsprocket
- 9191
- Achseaxis
- 9292
- oberes Achslagerupper Achslager
- 9393
- unteres Achslagerlower Achslager
- 9595
- (obere) Scheibe(upper) disc
- 9696
- GehäusefußCase foot
- 9797
- Gehäusedeckelhousing cover
- 105105
- Führungsringguide ring
- 108108
- Sonnenzylindersolar cylinder
- 109109
- Sonnenzahnradsun gear
- 201201
- RollkolbenmembranpumpeRotary piston diaphragm pump
- 202202
- Pumpengehäusepump housing
- 203203
- Innenwandinner wall
- 207207
- Membranmembrane
- 208208
- Sonnenradsun
- 211211
- erste Kammerfirst chamber
- 221221
- zweite Kammersecond chamber
- 231231
- dritte Kammerthird chamber
- 241241
- vierte Kammerfourth chamber
- 251251
- fünfte Kammerfifth chamber
- 261261
- sechste Kammersixth chamber
- 212, 222, 232, 242, 252, 262212 222, 232, 242, 252, 262
- Einlassinlet
- 213, 223, 233, 243, 253, 263 213 223, 233, 243, 253, 263
- Auslassoutlet
- 216, 226, 236, 246, 256, 266216 226, 236, 246, 256, 266
- Stegweb
- 271, 272, 273, 274, 275, 276271, 272, 273, 274, 275, 276
- Kammer chamber
- 301301
- RollkolbenmembranpumpeRotary piston diaphragm pump
- 302302
- Pumpengehäusepump housing
- 303303
- Innenwandinner wall
- 319319
- Zahnkranzsprocket
- 308308
- Sonnenradsun
- 371, 372, 373, 374, 375, 376371, 372, 373, 374, 375, 376
- Rollkolbenrolling piston
- 381, 382, 383, 384, 385, 386381, 382, 383, 384, 385, 386
- Planetenradplanet
- 391, 392, 393, 394, 395, 396391, 392, 393, 394, 395, 396
- RollkolbenachseRoll the piston axis
Claims (11)
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