DE102009012368A1 - Lader mit Auslassstegen zur Abstützung von Rotordichtleisten - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung soll Flattern und Verschleiß reduzieren sowie die Wartungszugänglichkeit und Lebensdauer von Spitzendichtleisten für Roots-Gebläse und Lader vom Typ eines Schraubenverdichters verbessern, da wo sie zur verbesserten Leistung und zum verbesserten Wirkungsgrad von Ladern verwendet werden. Wenn die Dichtleisten über die Auslassöffnung laufen, bewegen sie sich in ihren Schlitzen nach außen, was zum Flattern führt und ihre Nutzungsdauer verkürzen kann. Wenn jede Dichtleiste den Mittelpunkt der Auslassöffnung erreicht, wird sie zurück in ihre Nut gedrückt, indem eine Vertiefung des Gegenrotors in Eingriff kommt, mit der Wahrscheinlichkeit erhöhten Verschleißes. Die Erfindung stellt der Länge nach im Abstand angeordnete Abstützungsstege bereit, die sich seitlich über die Öffnung in den Drehrichtungen der Rotoren erstrecken. Die Abstützungsstege weisen Innenflächen auf, die maschinell mit den zugeordneten Bohrungen des Rotorhohlraums bearbeitet sind und somit die Dichtleisten vibrationsarm halten, wenn sie über die Abstützungsflächen gleiten. Die Abstützung reduziert die Dauerbiegebeanspruchung der Dichtleisten und den sich ergebenden Verschleiß. Jede Dichtleiste berührt einen Abstützungssteg nur während einer nach innen gerichteten Bewegung zum Mittelpunkt der Öffnung, da wo sich die maschinell bearbeiteten Bohrungen schneiden und sich die Dichtleiste in eine Vertiefung des zugeordneten Rotors des Paares bewegt. Um den Verschleiß der Dichtleisten durch ...
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Diese Erfindung betrifft Verdrängerpumpen oder -lader für Luft wie beispielsweise Roots-Gebläse oder Schraubenverdichter, die für Lader von Kraftfahrzeugmotoren oder andere Zwecke verwendet werden.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Es gehört zum Stand der Technik, zum Aufladen von Verbrennungsmotoren und zur Bereitstellung von Druckluft für andere Zwecke Verdrängerlader einzusetzen, die Rotoren mit Drehkolbenflügeln aufweisen. Ein solcher als Kraftfahrzeuglader verwendeter Verdrängerlader kann ein Gehäuse mit einem Rotorhohlraum umfassen, in dem zwei parallele Rotoren mit verzahnten (ineinander greifenden) Drehkolbenflügeln rotieren, um Luft zu verdichten, die in ein Ende des Gehäuses angesaugt und durch eine Öffnung in der Wand des Hohlraums in der Nähe eines gegenüber liegenden Endes des Gehäuses abgegeben wird. Die Rotoren können durch den Motor mit Riemen über eine Riemenscheibe oder durch einen direkt mit den zwei Rotoren verbundenen Getriebezug angetrieben werden.
- Lader reagieren sehr empfindlich auf Spiele. Engere Spiele zwischen den zwei Rotoren sowie zwischen den Rotoren und der Wand des Rotorhohlraums verbessern Durchfluss und Leistung, indem das Ausströmen von heißer Ladedruckluft zur Einlassseite reduziert wird. Probleme beim Ver schleiß durch Reibung begrenzen die engsten praktischen Betriebsspiele, die möglich sind. Wahrscheinlicher ist es, dass Verschleiß durch Reibung bei ständigem Volllastbetrieb aus dem Wärmewachstum herrührt, das sich aus hohen Austrittstemperaturen der Luft ergibt. Rotorsitze beeinträchtigen im Allgemeinen die Wirksamkeit, ein Spiel beizubehalten und Verschleiß durch Reibung zu verhindern.
- Bei Hochleistungs- und Rennmotoren werden manchmal an den Außenkanten der Rotoren entlang elastische Spitzendichtleisten eingesetzt, um die Spiele abzudichten und ein verbessertes Betriebsverhalten und eine verbesserte Leistung zu bewirken. Jedoch macht eine kurze Haltbarkeit im Allgemeinen diese Anwendungen zur Nutzung in Fahrzeugen allgemeiner Produktion ungeeignet.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung wird vorgeschlagen, um die Wartungszugänglichkeit und Lebensdauer von Dichtleisten für Roots-Gebläse und Schraubenverdichter-Lader zu verbessern. Solche Dichtleisten können aus PTFE oder anderen elastischen Werkstoffen hergestellt werden, die Zähigkeit und Haltbarkeit aufweisen. Jedoch können Betriebsbedingungen in der Rotorkammer zum Flattern und Verschleiß beitragen, was die Betriebslebensdauer der Dichtleisten verkürzt. Die Luftauslassöffnung von der Rotorkammer kann im Allgemeinen dreieckig sein, mit einer dem Auslassende des Gehäuses benachbarten Basis und winkligen Seiten, die zu einer im Abstand von der Basis des Dreiecks angeordneten Spitze entgegengesetzt zur Luftstromrichtung in dem Gehäuse führen. Bei Betrieb, wenn die Dichtleisten über die Auslassöffnung laufen, bewegen sie sich in ihren Schlitzen nach außen, was zum Flattern führt und ihre Nutzungsdauer verkürzen kann. Wenn jede Dichtleiste wieder den Mittelpunkt der Aus lassöffnung erreicht, bewegt sie sich vom Gehäuseumfang zu der Aussparung oder Vertiefung zwischen den zugeordneten Drehkolbenflügeln und wird mit der Wahrscheinlichkeit erhöhten Verschleißes in ihre Nut zurück gedrückt.
- Die Erfindung reduziert das Flattern und den Verschleiß der Dichtleisten an der Auslassöffnung dadurch, dass in Längsrichtung im Abstand angeordnete Abstützungsstege vorgesehen sind, die sich seitlich über die Öffnung in Drehrichtung der Rotoren erstrecken. Die Abstützungsstege weisen Innenflächen auf, die mit den zugeordneten Bohrungen des Rotorhohlraums maschinell bearbeitet sind und so die Dichtleisten vibrationsfrei halten, wenn sie über die Abstützungsflächen laufen. Die Abstützung reduziert die Dauerbiegebeanspruchung der Dichtleisten und den sich daraus ergebenden Verschleiß an den Kanten der Auslassöffnung. Jede Dichtleiste berührt ein Abstützungssteg nur während einer nach innen gerichteten Bewegung zur Mitte der Öffnung hin, wo sich die maschinell bearbeiteten Bohrungen schneiden und die Dichtleiste sich in eine Vertiefung des dazugehörigen Rotors des Paares bewegt. Folglich wird die Breite der Abstützungsstege von den Außenkanten der Auslassöffnung zur Mitte, wo jede Dichtleiste den Kontakt mit ihrem entsprechenden Abstützungssteg verliert, schmaler gemacht, um den Verschleiß durch Kantenwirkung der Dichtleisten zu reduzieren.
- Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen direkter verständlich, wenn sie zusammen mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.
- BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist die bildhafte Ansicht einer Rotorgruppe mit verzahnten Rotoren, die erfindungsgemäße Dichtleisten für einen Lader aufweisen; -
2 ist eine Stirnansicht in Richtung der Pfeile von der Linie 2-2 von1 , die die Ausführung von Dichtleiste und Nut darstellt; -
3 ist eine bildhafte Ansicht in das Auslassende eines Gehäuses, die die Rotoren in einem Rotorhohlraum und quer verlaufende erfindungsgemäße Dichtleistenabstützungsstege zeigt; und -
4 ist eine bildhafte Ansicht der oberen Gehäuseseite, die die quer verlaufenden Dichtleistenabstützungsstege über der dem Auslassende des Gehäuses benachbarten Auslassöffnung zeigt. - BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
- Mit Bezug zuerst auf
1 und2 der Einzelteilzeichnungen gibt die Zahl10 im Allgemeinen eine Rotorgruppe für einen Verdrängerlader vom bekannten Roots-Typ an. Die Gruppe umfasst Doppelrotoren12 ,13 , die auf parallelen Achsen14 ,15 drehbar sind. Die Rotoren besitzen entgegengesetzt gerichtete, wendelförmige Drehkolbenflügel16 ,17 mit jeweils wechselnden Vertiefungen18 ,19 , die in ihrer Gebrauchslage wie in einem Gehäuse verzahnt dargestellt sind. Die Rotation jeweils im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn wie in1 der Zeichnungen durch Pfeile20 ,21 dargestellt, fördert Luft zwischen den Drehkolbenflügeln von einem Einlass22 am entfernteren Ende23 zu einem dem nahe gelegenen Ende25 der Rotoren benachbarten Auslass24 , wie es in1 gezeigt ist. - Die radialen äußeren Enden oder Spitzen
28 der auch in2 dargestellten Rotordrehkolbenflügel16 ,17 sind mit T-Nuten30 versehen, in denen elastische Spitzendichtleisten32 gehalten sind, um Radialspiele zwischen den Rotoren und einem äußeren Gehäuse, in das die Rotorgruppe eingebaut werden kann, abzudichten. Jede Dichtleiste32 besitzt einen T-förmigen Querschnitt mit einem Dichtungsabschnitt34 , der sich durch einen engen Teil ihres Schlitzes zum Dichtungseingriff mit einem Rotorhohlraum erstreckt, und einem Halteabschnitt36 , der in einem breiteren Teil des Schlitzes aufgenommen ist, um die Dichtleiste in ihrem Schlitz festzuhalten. Falls erwünscht, können die Dichtleisten32 durch nicht dargestellte Federn nach außen in die in2 gezeigte Stellung vorgespannt werden, oder können während einer Drehung auf eine Zentrifugalkraft angewiesen sein, um die Dichtleisten nach außen zu drücken. Die Dichtleisten können aus Polytetrafluorethylen (PTE) oder einem beliebigen anderen geeigneten Dichtungswerkstoff hergestellt sein. -
3 zeigt die in einem Gehäuse40 eingebaute Rotorgruppe10 , wobei das nicht dargestellte Steuergehäuse entfernt ist, um die Rotoren12 ,13 in einem Rotorhohlraum42 durch das offene Auslassende44 des Gehäuses zu zeigen. Der Rotorhohlraum42 wird durch zwei parallele zylindrische Bohrungen gebildet, die ineinander übergreifen, um einen länglichen Hohlraum mit einer inneren Umfangswand46 zu bilden, der eine verengte Querschnittsform48 aufweist, wobei die Bohrungen, einer8 ähnlich, ineinander übergreifen. -
4 zeigt eine Draufsicht des Gehäuses40 vom Auslassende44 . Eine obere Wand50 des Gehäuses40 ist mit einer dreieckförmigen Auslassöffnung52 versehen, die dem Gehäuseauslassende44 benachbart ein breiteres Ende54 des Dreiecks aufweist, wobei die Spitze56 des Dreiecks zum Einlassende58 des Gehäuses gerichtet ist. Die Auslassöffnung52 erstreckt sich seitlich über dem verengten Abschnitt48 des Hohlraums42 von einer kleinen Breite an der Spitze56 zu einer großen Breite an dem breiteren Ende54 in der Nähe des Auslassendes44 des Gehäuses. - Bei einem Lader herkömmlicher Produktion ohne Rotordichtleisten kann die Auslassöffnung
52 ein einzelnes dreieckförmiges Loch sein. Werden jedoch Rotordichtleisten32 verwendet, wie es für Rennzwecke oder andere Zwecke ausgeführt werden kann, ermöglicht das Hinwegtreten der Rotorspitzen28 über die Öffnung52 , dass sich die Spitzendichtleisten32 unter der Zentrifugalkraft in den Schlitzen30 geringfügig nach außen bewegen. Diese werden anschließend durch Eingriff der Dichtleisten mit den Vertiefungen18 ,19 der zugeordneten Rotoren zurück geschoben, was einen erhöhten Verschleiß der Dichtleisten und einen möglichen frühen Ausfall verursacht. Das Ergebnis ist, dass die kürzere Lebensdauer der Dichtleisten sie für normale Fahrzeuganwendungen unbrauchbar macht. - Um die Lebensdauer von Spitzendichtleisten
32 zu erhöhen, die bei Laderanwendungen verwendet werden, ist die Auslassöffnung52 mit Abstützungsstegen60 versehen, die sich seitlich über die Öffnung52 in der Drehrichtung der Rotorspitzen in der Länge nach im Abstand angeordneten Intervallen entlang der Öffnung52 erstrecken. Die Stege60 weisen Innenflächen62 auf, die den Formen der zugeordneten Bohrungsflächen der Innenwand46 entsprechen, so dass die Dichtleisten32 in Abständen abgestützt werden, wenn sie sich mit den Rotoren über den Umfang der durch die Stege gebildeten Auslassöffnungsflächen62 drehen. Dies redu ziert die Bewegung der Dichtleisten32 nach außen und das Flattern, wenn sie sich über die Auslassöffnung52 hinweg bewegen, um mit den Vertiefungen18 ,19 der zugeordneten Rotoren in der Nähe des Mittelpunktes der Auslassöffnung52 in Eingriff zu kommen. - Falls erwünscht, können die Breiten
64 der Steginnenflächen62 von den seitlich äußeren Kanten66 der Öffnung zu dem verengten Formabschnitt48 des Hohlraums42 nach innen abgeschrägt sein, um Kantenverschleiß der Dichtleisten zu reduzieren, wenn sie entlang der Steginnenflächen62 zu dem Abschnitt mit verengter Form48 laufen. Außerdem können die Breiten68 der Stege60 gleichermaßen mit den Breiten64 ihrer Innenflächen62 abgeschrägt sein, um das Gewicht der Struktur zu verringern. Wenn das Gehäuse ein Gussteil ist wie beispielsweise ein Aluminiumgussteil, können die Stege als Teil des Gussteils geformt und maschinell bearbeitet werden. - Während die Erfindung durch Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte verständlich werden, dass im Geiste und Umfang des beschriebenen erfinderischen Gedankens zahlreiche Änderungen vorgenommen werden können. Folglich ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sei, sondern dass sie den vollen Umfang besitzt, der durch die Sprache der folgenden Patentansprüche erlaubt ist.
-
- 10
- Rotorgruppe
- 12
- rechtsläufiger Rotor
- 13
- linksläufiger Rotor
- 14
- Parallelachse
- 15
- Parallelachse
- 16
- rechtsläufige Drehkolbenflügel
- 17
- linksläufiger Drehkolbenflügel
- 18
- rechtsläufige Vertiefungen
- 19
- linksläufige Vertiefungen
- 20
- Pfeil im Uhrzeigersinn
- 21
- Pfeil entgegen dem Uhrzeigersinn
- 22
- Einlass
- 23
- entfernteres Ende
- 24
- Auslass
- 25
- nahe gelegenes Ende
- 28
- Rotorspitzen
- 30
- T-Nuten
- 32
- Spitzendichtleisten
(
2 ) - 34
- Dichtungsabschnitt
- 36
- Halteabschnitt
- 38
- 40
- Gehäuse
- 42
- Rotorhohlraum
- 44
- Gehäuseauslassende
- 46
- innere Umfangswand
- 48
- Abschnitt mit verengter Form
- 50
- obere Wand
- 52
- Auslassöffnung
- 54
- breiteres Ende
- 56
- Scheitelpunkt
- 58
- Einlassende des Gehäuses
- 60
- Abstützungsstege
- 62
- Innenflächen
- 64
- Breiten der Steginnenflächen
- 66
- Öffnungskanten
- 68
- Breiten der Stege
- 70
- 72
- 74
- 76
- 78
- 80
- 82
- 84
- 86
- 88
- 90
- 92
- 94
- 96
- 98
- 100
- 102
- 104
Claims (5)
- Verdrängerlader, umfassend: ein Rotorgehäuse mit einem Rotorhohlraum, der mit einem Paar von parallelen zylindrischen Bohrungen ausgebildet ist, die ineinander übergreifen, so dass ein Längshohlraum mit einer inneren Umfangswand gebildet wird, der eine verengte Querschnittsform aufweist, wobei die Bohrungen ineinander, ähnlich einer
8 , übergreifen; ein Paar von Verdrängerrotoren, die auf parallelen Längsachsen innerhalb des Rotorhohlraums drehbar sind, wobei die Rotoren verzahnte Drehkolbenflügel mit äußeren Spitzen, die entgegengesetzt angeordneten Abschnitten der inneren Umfangswand und zusammenwirkenden Vertiefungen in den zugeordneten Rotoren drehbar gegenüber liegen, aufweisen und dazu dienen, Luft in Längsrichtung von einem Einlassende zu einem Auslassende des Hohlraums zu fördern, wobei die Drehkolbenflügel der Länge nach Nuten aufweisen, die sich entlang ihrer äußeren Kanten erstrecken und elastische Spitzendichtleisten aufnehmen, die mit der Umfangswand des Hohlraums und den zusammenwirkenden Aussparungen in den Rotoren in Eingriff kommen, um die Rotorkammern abzudichten und den Pumpwirkungsgrad zu verbessern; eine dem Einlassende des Hohlraums benachbarte Lufteinlassöffnung in dem Gehäuse, um Luft in die Rotorkammern einzulassen; eine Luftauslassöffnung in dem Gehäuse durch die dem Auslassende des Hohlraums benachbarte Umfangswand, um Druckluft aus dem Hohlraum abzulassen, wobei sich die Auslassöffnung über einem verengten Abschnitt des Hohlraums in der Nähe des Auslassendes des Hohlraums erstreckt; und Abstützungsstege, die sich seitlich über der Auslassöffnung in der Länge nach im Abstand angeordneten Intervallen erstrecken und Innenflächen aufweisen, die den Formen der zugeordneten Bohrungsflächen entsprechen, wobei die Stege die Dichtleisten halten, wenn sie mit den Rotoren über dem Umfang der Auslassöffnungsflächen, die durch die Stege gebildet sind, rotieren, um eine nach außen gerichtete Bewegung und das Flattern der Dichtleisten zu reduzieren, wenn sie sich über der Öffnung bewegen. - Lader nach Anspruch 1, bei dem die Breiten der Innenflächen der Stege von seitlich nach außen gerichteten Kanten der Öffnung nach innen zu dem verengten Abschnitt des Hohlraums abgeschrägt sind, um Kantenverschleiß der Dichtleisten zu reduzieren, wenn sie sich entlang der Steginnenflächen zu dem verengten Abschnitt bewegen.
- Lader nach Anspruch 2, bei dem die Breiten der Stege in gleicher Weise mit den Breiten ihrer Innenflächen abgeschrägt sind, um das Gewicht der Struktur zu minimieren.
- Lader nach Anspruch 2, bei dem die Luftauslassöffnung allgemein dreieckig ist, wobei sie eine dem Auslassende des Gehäuses benachbarte Basis und winklige Seiten aufweist, die zu einer Spitze führen, die im Abstand von der Basis des Dreiecks entgegengesetzt zur Richtung des Luftstroms angeordnet ist.
- Lader nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse ein Gussteil ist und die Stege als Teil des Gussteils ausgebildet und maschinell bearbeitet sind.
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