-
Die Erfindung betrifft einen Verdichter zum Verdichten von Luft für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Abgasturbolader mit einem derartigen Verdichter.
-
Verdichter sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt und werden zum Verdichten von Luft in einem Verbrennungsmotor eingesetzt. Der Verdichter weist dabei einen Einlasskanal auf, durch den die Luft hindurchströmt. Kennfelder des Verdichters werden dabei überwiegend durch die Geometrie des Verdichters bestimmt. Die Geometrie des Verdichters und des Einlasskanals sind üblicherweise konstant und dadurch sind die Pumpgrenze und die Stopfgrenze in dem Verdichter vorgegeben. Durch die konstante Geometrie des Verdichters ist somit der Arbeitsbereich des Verdichters begrenzt.
-
Zum Verschieben oder zum Erweitern der Pumpgrenze und der Stopfgrenze sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Lösungen bekannt. Diese schlagen zum Beispiel ein Anpassen des Querschnitts des Einlasskanals in dem Verdichter vor. Dabei wirkt sich insbesondere eine Verschiebung der Pumpgrenze zu kleineren Massenströmen positiv auf das LET-Verhalten (Low-End-Torque-Verhalten) des Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug aus, wodurch das Ansprechverhalten des Motors verbessert und auch der Kraftstoffverbrauch reduziert werden können.
-
So offenbart beispielweise
EP 3 043 045 A2 eine ringförmige Verstellvorrichtung zum Anpassen des Querschnitts des Einlasskanals, die in dem Einlasskanal verdrehbar angeordnet ist und ähnlich einer Klappe wirkt. Dabei ist bei der offenen Verstellvorrichtung der Querschnitt des Einlasskanals nicht reduziert, während bei der geschlossenen Verstellvorrichtung der Querschnitt des Einlasskanals reduziert ist. Nachteiligerweise weisen derartige Verstellvorrichtungen nur zwei einstellbare Zustände auf. Ferner können die offenen Verstellvorrichtungen das Durchströmen der Luft in dem Einlasskanal behindern.
-
In
EP 3 043 045 A2 ist eine weitere alternative Lösung vorgeschlagen, in der mehrere Segmente der Verstellvorrichtung radial in dem Einlasskanal verstellbar sind. Die einzelnen Segmente können jedoch die Luftströmung in dem Einlasskanal negativ beeinflussen und zu unerwünschten Schwingungen und Schallemissionen in dem Verdichter führen, wenn die Verstellvorrichtung nicht vollständig geöffnet oder geschlossen ist.
-
Andere Verstellvorrichtungen sind aus
WO 2016 041024 A2 und
US 4 122 668 A bekannt. Hier werden ebenfalls mehrere Segmente der Verstellvorrichtung radial in dem Einlasskanal verstellt und bilden eine ringförmige geschlossene Fläche, durch die der Querschnitt des Einlasskanals verändert ist. Zum Betätigen einer derartigen Verstellvorrichtung ist nachteiligerweise eine vergleichsweise hohe Verstellkraft notwendig. Durch hohe Reibungskräfte kann ferner eine Versottung auftreten, die in einem Extremfall sogar zum Verklemmen der Segmente führen könnte.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Verdichter der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, einen Abgasturbolader mit dem Verdichter bereitzustellen.
-
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Reibungskräfte in einem gattungsgemäßen Verdichter beim Anpassen seines durchströmbaren Querschnitts zu reduzieren. Ein Verdichter ist zum Verdichten von Luft für einen Verbrennungsmotor vorgesehen und weist einen von einem Luftstrom in Axialrichtung durchströmbaren Lufteinlass auf. An oder in dem Lufteinlass ist eine Verstellvorrichtung zum Anpassen eines durchströmbaren Querschnitts des Lufteinlasses festgelegt. Die Verstellvorrichtung weist an dem Lufteinlass zwei Lagerringe auf, die relativ zueinander verdrehbar sind und jeweils in einer radialen Ebene liegen. Die Verstellvorrichtung weist ferner mehrere Blendenelemente auf, die zwischen den beiden Lagerringen angeordnet und an diesen verschiebbar gelagert sind. Durch ein Verdrehen der Lagerringe relativ zueinander sind die Blendenelemente quer zur Axialrichtung in wenigstens zwei Schließstellungen verstellbar, wobei in den jeweiligen Schließstellungen der durchströmbare Querschnitt des Lufteinlasses unterschiedlich ist. Erfindungsgemäß ist an dem jeweiligen Blendenelement und/oder an dem jeweiligen Lagerring wenigstens eine Lagererhebung vorgesehen. Die wenigstens eine Lagererhebung ist in Axialrichtung erhaben und liegt zwischen dem jeweiligen Blendenelement und dem jeweiligen Lagerring, so dass das jeweilige Blendenelement und der jeweilige Lagerring über die wenigstens eine Lagererhebung aneinander gelagert sind.
-
Grundsätzlich sind unterschiedliche Ausgestaltungen der Verstellvorrichtung möglich. So kann die wenigstens eine Lagererhebung beispielweise an dem jeweiligen Blendenelement festgelegt sein und an dem jeweiligen Lagerring anliegen. Alternativ kann die wenigstens eine Lagererhebung an dem Lagerring festgelegt sein und an dem jeweiligen Blendenelement anliegen. Alternativ kann wenigstens eine der Lagererhebungen an dem Blendenelement und wenigstens eine der Lagererhebungen an dem jeweiligen Lagerring festgelegt sein. Vorzugsweise sind die Blendenelemente an den beiden Lagerringen jeweils durch wenigstens eine Lagererhebung gelagert. Durch die wenigstens eine Lagererhebung ist zwischen dem jeweiligen Blendenelement und dem jeweiligen Lagerring ein Luftspalt gebildet und das jeweilige Blendenelement ist mit dem jeweiligen Lagerring ausschließlich durch die wenigstens eine Lagererhebung in Kontakt. Zweckgemäß ist die wenigstens eine Lagererhebung derart ausgestaltet oder die mehreren Lagererhebungen derart an dem jeweiligen Blendenelement oder an dem jeweiligen Lagerring verteilt, dass in jeder der jeweiligen Schließstellungen das jeweilige Blendenelement mit dem jeweiligen Lagerring ausschließlich durch die wenigstens eine Lagererhebung in Kontakt ist. Dadurch können die Reibungskräfte zwischen dem jeweiligen Blendenelement und dem jeweiligen Lagerring reduziert werden, so dass auch die Verstellkraft und die Versottung der Blendenelemente reduziert werden können. Dadurch kann ein Verklemmen der Blendenelemente in der Verstellvorrichtung gar ausgeschlossen werden.
-
In der vorliegenden Erfindung weist die Verstellvorrichtung an dem Lufteinlass zwei Lagerringe auf, die relativ zueinander verdrehbar sind und jeweils in einer radialen Ebene liegen. Die Verstellvorrichtung ist an oder in dem Lufteinlass festgelegt, wozu einer der Lagerringe an oder in dem Lufteinlass an einem Verdichtergehäuse des Verdichters drehfest festgelegt ist. Der drehfeste Lagerring ist dann der sogenannte Tragring und der verdrehbare Lagerring ist dann der sogenannte Verstellring.
-
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass eine Kontaktfläche zwischen der wenigstens einen Lagererhebung und dem jeweiligen Blendenelement oder dem jeweiligen Lagerring kleiner als eine Überlagerungsfläche zwischen dem jeweiligen Blendenelement und dem jeweiligen Lagerring ist. Die Überlagerungsfläche ist dabei in den jeweiligen Schließstellungen unterschiedlich und durch eine Fläche des zwischen den jeweiligen Lagerringen verbliebenen bzw. nicht in den Lufteinlass rausgefahrenen Bereichs des jeweiligen Blendenelements gegeben. In jeder der jeweiligen Schließstellungen ist jedoch die Kontaktfläche kleiner als die Überlagerungsfläche, so dass die Reibungskräfte beim Verstellen der Blendenelemente in jede der jeweiligen Schließstellungen reduziert sind. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Lagererhebung noppenartig oder länglich und zu dem jeweiligen Blendenelement oder zu dem jeweiligen Lagerring hin abgerundet oder zugespitzt oder abgeflacht ist. Durch die Form und die Ausgestaltung der wenigstens einen Lagererhebung können die Reibungskräfte reduziert und ferner das Verstellen der Blendenelemente in die jeweiligen Schließstellungen unterstützt werden.
-
Die wenigstens eine Lagererhebung kann an dem jeweiligen Blendenelement oder an dem jeweiligen Lagerring integral ausgebildet sein und aus einem gleichen Material wie das jeweilige Blendenelement oder der jeweilige Lagerring bestehen. Dadurch kann die Lagererhebung sicher und robust ausgestaltet sein. Zusätzlich kann die wenigstens eine Lagererhebung mit einem reibarmen und/oder verschleißfesten Material beschichtet sein, um die Reibungskräfte zwischen dem jeweiligen Blendenelement und dem jeweiligen Lagerring zu reduzieren. Alternativ kann die wenigstens eine Lagererhebung an dem jeweiligen Blendenelement oder an dem jeweiligen Lagerring befestigt sein und aus einem reibarmen und/oder verschleißfesten Material bestehen.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Blendenelemente in einer gemeinsamen radialen Blendenebene angeordnet sind, wobei das jeweilige Blendenelement mit seiner Seitenfläche beidseitig zumindest bereichsweise jeweils an einer Seitenfläche des benachbarten Blendenelements verschiebbar anliegt, so dass die Blendenelemente in der jeweiligen Schließstellung eine geschlossene ringförmige Blendenfläche bilden. Das jeweilige Blendenelement besitzt in der Blendenebene eine Umlaufkontur, die in der Blendenebene seitlich entlang des jeweiligen Blendenelements in einer Umlaufrichtung umläuft und dabei das jeweilige Blendenelement einfasst. Die vorstehend genannte Seitenfläche des jeweiligen Blendenelementes ist durch diese Umlaufkontur gebildet. Die Seitenfläche kann quer zur Umlaufrichtung beispielweise flach und in Axialrichtung ausgerichtet sein - also senkrecht zur Blendenebene verlaufen. Grundsätzlich können die Seitenflächen der jeweiligen Blendenelemente auch abweichend ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise können die jeweiligen aneinander verschiebbar anliegenden Seitenflächen der benachbarten Blendenelemente in der Umlaufrichtung bzw. in der Blendenebene zumindest bereichsweise geradlinig sein oder einen identischen Krümmungsradius aufweisen. Dadurch ist insbesondere ein Abgleiten der jeweiligen Seitenflächen der benachbarten Blendenelemente aneinander möglich.
-
Die im Wesentlichen geschlossene ringförmige Blendenfläche verhindert ein Durchströmen der Luft zwischen den einzelnen Blendenelementen, so dass Turbulenzen in der Luftströmung reduzierbar sind. Angestrebt ist eine vollständig oder zumindest weitgehend geschlossene ringförmige Blendenfläche. Dabei bedeutet „im Wesentlichen geschlossen“ in diesem Zusammenhang insbesondere, dass fertigungsbedingte Spalte zwischen den jeweiligen aneinander anliegenden Blendenelementen vernachlässigbar gering sind. Die geschlossene ringförmige Blendenfläche ist radial in dem Lufteinlass angeordnet und bildet eine mittige durchströmbare Strömungsöffnung, so dass die Luft durch die Strömungsöffnung mittig durch den Lufteinlass durchströmen kann. Vorteilhafterweise kann die Strömungsöffnung der geschlossenen ringförmigen Blendenfläche in den jeweiligen Schließstellungen kreisrund oder annähernd kreisrund sein. Um die kreisrunde oder annähernd kreisrunde Strömungsöffnung zu realisieren, können die Anzahl und die Form der Blendenelemente in der Verstellvorrichtung entsprechend angepasst sein.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Blendenelement an einer ersten in der Blendenebene liegenden Schließfläche einen Tragstift und an einer der ersten Schließfläche gegenüberliegenden Schließfläche einen Verstellstift aufweist. Dabei sind der Tragstift in einer Traglangnut des einen Lagerrings und der Verstellstift in einer Verstelllangnut des anderen Lagerrings in diesen verschiebbar angeordnet. Alternativ kann das jeweilige Blendenelement an einer ersten in der Blendenebene liegenden Schließfläche eine Traglangnut und an einer der ersten Schließfläche gegenüberliegenden Schließfläche eine Verstelllangnut aufweisen. Dann sind ein Tragstift des einen Lagerrings in der Traglangnut und ein Verstellstift des anderen Lagerrings in der Verstelllangnut in diesen verschiebbar angeordnet. Die jeweiligen Schließflächen des jeweiligen Blendenelements bilden die beiden Axialseiten des jeweiligen Blendenelements und können durch die vorstehend genannte Umlaufkontur das jeweilige Blendenelement umschließen und formen. Das jeweilige Blendenelement ist dann mit der ersten Schließfläche dem einen Lagerring und mit der zweiten Schließfläche dem anderen Lagerring zugewandt angeordnet. Wie oben bereits erläutert, kann der eine Lagerring den Tragring und der andere Lagerring den Verstellring darstellen. Dann können ohne jegliche Einschränkung der Tragstift und die Traglangnut dem Tragring und der Verstellstift und die Verstelllangnut dem Verstellring zugeordnet sein.
-
Die jeweilige Schließfläche ist dabei durch die wenigstens eine Lagererhebung von dem jeweiligen Lagerring beabstandet, so dass die Reibungskräfte beim Verstellen der Verstellvorrichtung in jede der jeweiligen Schließstellungen reduziert sind. Beim Verstellen der Blendenelemente bzw. beim Verdrehen der jeweiligen Lagerringe relativ zueinander können der jeweilige Tragstift in der entsprechenden Traglangnut und der jeweilige Verstellstift in der entsprechenden Verstelllangnut geführt werden, wodurch die Blendenelemente in der Blendenebene aneinander verschoben und in die jeweilige Schließstellung verstellt werden. Vorteilhafterweise sind die jeweiligen Blendenelemente zwischen den beiden Lagerringen stufenlos verlagerbar und dadurch auch quasi unendlich viele Schließstellungen in der Verstellvorrichtung erreichbar. Die Blendenelemente liegen dabei in den jeweiligen Schließstellungen in Umlaufrichtung aneinander an, so dass Turbulenzen in der Luftströmung und dadurch auch unerwünschte Schwingungen und Schallemissionen in dem Verdichter verhindert werden.
-
Vorteilhafterweise können durch ein Verdrehen der Lagerringe relativ zueinander die Blendenelemente tangential zu den Lagerringen bewegbar sein. Die Traglangnut und die Verstelllangnut können dann in Umlaufrichtung ausgerichtet sein, so dass die Blendenelemente tangential in diesen geführt werden können. Vorteilhafterweise können die Traglangnut und/oder die Verstelllangnut jeweils einen Führungswinkel zur Umlaufrichtung der Führungsanordnung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Traglangnut und/oder die Verstelllangnut geradlinig oder bogenförmig ausgestaltet sein. Unabhängig von ihrer Ausgestaltung sind die Traglangnut an den Tragstift und die Verstelllangnut an den Verstellstift derart angepasst, dass ein Verklemmen des Tragstifts in der Traglangnut und des Verstellstifts in der Verstelllangnut verhindert ist.
-
Bei einer Weiterbildung des Verdichters ist vorgesehen, dass an wenigstens einem der Lagerringe eine elastische umlaufende Dichtungslippe festgelegt ist. Die Dichtungslippe umläuft dabei einen Innendurchmesser des jeweiligen Lagerrings und liegt in der jeweiligen Schließstellung der Blendenelemente dichtend an diesen an. Dadurch ist ein durch die wenigstens eine Lagererhebung gebildeter Spalt zwischen dem jeweiligen Lagerring und den Blendenelementen dem Lufteinlass zugewandt geschlossen. Durch die Dichtungslippe ist der Spalt zwischen dem jeweiligen Lagerring und den Blendenelementen abgedichtet und dadurch kann eine Gefahr der Versottung durch Öl und Verbrennungsrückstände - beispielweise aus der Kurbelgehäuseentlüftung oder der Abgasrückführung - effizient verhindert werden. Ferner kann auch eine Ansammlung von Kondensat aus der in den Einlasskanal des Verdichters angesaugten Luft reduziert oder gar vermieden werden. Die Dichtungslippe ist elastisch und verhindert das Verstellen der Blendenelemente in die jeweilige Schließstellung nicht.
-
Die Erfindung betrifft auch einen Abgasturbolader mit einer Turbine und mit einem oben beschriebenen Verdichter.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
-
Figurenliste
-
- 1 eine teilweise Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verdichters mit einem Verdichterrad und mit einer Verstellvorrichtung;
- 2 eine Schnittansicht des in 1 gezeigten Verdichters;
- 3 und 4 Ansichten von Lagerringen in der Verstellvorrichtung des in 1 gezeigten Verdichters;
- 5 eine Ansicht eines Blendenelements in der Verstellvorrichtung des in 1 gezeigten Verdichters;
- 6 eine teilweise durchsichtige Draufsicht auf die Verstellvorrichtung des in 1 gezeigten Verdichters;
- 7 eine Seitenansicht der Verstellvorrichtung des in 1 gezeigten Verdichters.
-
1 zeigt eine teilweise Schnittansicht und 2 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verdichters 1. Der Verdichter 1 weist ein Verdichtergehäuse 2 mit einem Einlasskanal 3 und mit einem Verdichterrad 4 auf. Der Einlasskanal 3 führt zu einem Lufteinlass 5, der vor dem Verdichterrad 4 angeordnet und von Luft in Axialrichtung 6 durchströmbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Axialrichtung 6 durch eine Rotationsachse 7 definiert, um die das Verdichterrad 4 drehbar in dem Verdichtergehäuse 2 angeordnet ist. Die Radialrichtung erstreckt senkrecht zur Axialrichtung 6 und liegt in einer senkrecht zur Axialrichtung 6 verlaufenden Ebene. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel steht die Radialrichtung senkrecht auf der Rotationsachse 7, da diese mit der Axialrichtung 6 zusammenfällt. Die Umlaufrichtung 8 läuft um die Axialrichtung 6 und in diesem speziellen Ausführungsbeispiel um die Rotationsachse 7 um. In dem Lufteinlass 5 ist eine Verstellvorrichtung 9 zum Anpassen des Querschnitts des Lufteinlasses 5 festgelegt. Die Verstellvorrichtung 9 weist dabei Lagerringe 10 und 11 auf, die relativ zueinander verdrehbar sind und jeweils in einer radialen Ebene liegen. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel ist der Lagerring 10 an dem Verdichtergehäuse drehfest festgelegt und stellt einen Tragring 10a dar. Entsprechend ist der Lagerring 11 an dem Lagerring 10 bzw. an dem Tragring 10a verdrehbar und stellt hier einen Verstellring 11 a dar.
-
Die Verstellvorrichtung 9 weist ferner mehrere Blendenelemente 12 auf, die zwischen den beiden Lagerringen 10 und 11 angeordnet und an diesen verschiebbar gelagert sind. Durch ein Verdrehen des Lagerrings 11 relativ zu dem Lagerring 10 sind die Blendenelemente 12 quer zur Axialrichtung 6 in wenigstens zwei - und hier in unendlich viele - Schließstellungen verstellbar, wobei in den jeweiligen Schließstellungen der durchströmbare Querschnitt des Lufteinlasses 5 unterschiedlich ist. Die unendlich viele Schließstellungen stellen sich dabei zwischen einer maximalen Schließstellung und einer minimalen Schließstellung ein, wobei der Querschnitt des Lufteinlasses 5 in der maximalen Schließstellung minimal und in der minimalen Schließstellung maximal ist. In 1 und 2 sind die Blendenelemente 12 in die minimale Schließstellung verlagert, so dass der Lufteinlass 5 den maximalen durchströmbaren Querschnitt aufweist.
-
Die Blendenelemente 12 liegen in den jeweiligen Schließstellungen in Umlaufrichtung 8 aneinander an und sind in einer gemeinsamen radialen Blendenebene 13 angeordnet, die sich senkrecht zur Axialrichtung 6 erstreckt. Die Blendenelemente 12 bilden radial eine geschlossene ringförmige Blendenfläche 14 mit einer annähernd kreisrunden durchströmbaren Strömungsöffnung 15 zum Durchströmen von Luft in Axialrichtung 6. Die Strömungsöffnung 15 ist dabei bündig zu dem Lufteinlass 5 angeordnet, so dass in der minimalen Schließstellung - wie in 1 und 2 gezeigt ist - der Querschnitt der durchströmbaren Strömungsöffnung 15 dem durchströmbaren Querschnitt des Lufteinlasses 5 entspricht. Beim Verlagern der Blendenelemente 12 aus der in 1 und in 2 gezeigten minimalen Schließstellung radial nach innen wird der Querschnitt der Strömungsöffnung 15 verringert und dadurch der Lufteinlass 5 teilweise verschlossen und sein durchströmbarer Querschnitt reduziert, siehe dazu auch 6.
-
An dem jeweiligen Blendenelement 12 und an den jeweiligen Lagerringen 10 und 11 sind Lagererhebungen 16 vorgesehen, die in Axialrichtung 6 erhaben sind und zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und den jeweiligen Lagerringen 10 und 11 liegen. Die Lagererhebungen 16 sind derart ausgestaltet und verteilt, dass in jeder der Schließstellungen das jeweilige Blendenelement 12 mit dem jeweiligen Lagerring 10 und 11 ausschließlich durch die Lagererhebungen 16 in Kontakt steht. Dadurch können die Reibungskräfte zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und den Lagerringen 10 und 11 reduziert werden. Insbesondere können dadurch die Verstellkraft und die Versottung der Blendenelemente 12 reduziert werden. Weitere Einzelheiten zum Aufbau der Verstellvorrichtung 9 werden im Folgenden anhand 3 bis 7 näher erläutert.
-
3 zeigt eine Ansicht des Lagerrings 10 bzw. des Tragrings 10a. An dem Lagerring 10 sind die mehreren noppenartigen Lagererhebungen 16 radial innenliegend und verteilt ausgebildet. Zweckgemäß ist der Lagerring 10 mit den Lagererhebungen 16 den jeweiligen Blendenelementen 12 zugewandt angeordnet, so dass die Blendenelemente 12 an dem Lagerring 10 durch die Lagererhebungen 16 gelagert sind. Ferner sind an dem Lagerring 10 mehrere - insgesamt zehn - Traglangnuten 17a ausgebildet, in denen die jeweiligen - insgesamt zehn - Blendenelemente 12 geführt und dadurch in die jeweilige Schließstellung verstellt werden können. Im Folgenden wird die Zusammenwirkung der Blendenelemente 12 und der Lagerringe 10 und 11 anhand 5 näher erläutert. In dieser speziellen Ausführungsform sind jedem der zehn Blendenelemente 12 jeweils zwei Lagererhebungen 16 an dem Lagerring 10 bzw. an dem Tragring 10a zugeordnet. Eine Kontaktfläche 21 der jeweiligen noppenartigen Lagererhebung 16 ist dabei durch die an dem jeweiligen Blendenelement 12 anliegende Fläche definiert. Die Kontaktfläche 21 der jeweiligen noppenartigen Lagererhebung 16 und auch eine summierte Kontaktfläche der beiden Lagererhebungen 16 sind dabei viel kleiner als eine Überlagerungsfläche 22 - siehe dazu 6 - zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem Lagerring 10. Dadurch sind die Reibungskräfte zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem Lagerring 10 deutlich reduziert.
-
4 zeigt eine Ansicht des Lagerrings 11 bzw. des Verstellrings 11a. An dem Lagerring 11 sind die mehreren länglichen Lagererhebungen 16 verteilt ausgebildet. Zweckgemäß ist der Lagerring 11 mit den Lagererhebungen 16 den jeweiligen Blendenelementen 12 zugewandt angeordnet, so dass die Blendenelemente 12 an dem Lagerring 11 durch die Lagererhebungen 16 gelagert sind. Ferner sind an dem Lagerring 11 mehrere - insgesamt zehn - Verstelllangnuten 18a ausgebildet, in denen die jeweiligen - insgesamt zehn - Blendenelemente 12 geführt und dadurch in die jeweilige Schließstellung verstellt werden können. Im Folgenden wird die Zusammenwirkung der Blendenelemente 12 und der Lagerringe 10 und 11 anhand 5 näher erläutert. In dieser speziellen Ausführungsform sind jedem der zehn Blendenelemente 12 jeweils eine Lagererhebung 16 an dem Lagerring 11 bzw. an dem Verstellring 11a zugeordnet. Die Kontaktfläche 21 der jeweiligen länglichen Lagererhebung 16 ist dabei durch die an dem jeweiligen Blendenelement 12 anliegende Fläche definiert. Die Kontaktfläche 21 der jeweiligen länglichen Lagererhebung 16 ist dabei viel kleiner als eine Überlagerungsfläche 22 - siehe dazu 6 - zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem Lagerring 11. Dadurch sind die Reibungskräfte zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem Lagerring 11 reduziert.
-
5 zeigt eins der mehreren - insgesamt zehn - Blendenelementen 12 der hier gezeigten Verstellvorrichtung 9. Das jeweilige Blendenelement 12 weist eine erste Schließfläche 19a und eine zweite Schließfläche 19b auf, wobei die erste Schließfläche 19a dem Lagerring 10 bzw. dem Tragring 10a und die zweite Schließfläche 19b dem Lagerring 11 bzw. dem Verstellring 11b zugewandt angeordnet sind. Die Blendenfläche 14 der Verstellvorrichtung 9 ist durch die jeweiligen Schließflächen 19a gebildet, die in der Verstellvorrichtung 9 radial ausgerichtet sind. Das Blendenelement 12 weist ferner eine umlaufende axial ausgerichtete Seitenfläche 20 auf, mit der das jeweilige Blendenelement 12 an den benachbarten Blendenelementen 12 der Verstellvorrichtung 9 verschiebbar anliegt. Die Seitenfläche 20 ist dabei in ihrer Form derart angepasst, dass die jeweiligen benachbarten Blendenelemente 12 beim Verstellen in die jeweilige Schließstellung aneinander abgleiten und in der jeweiligen Schließstellung eine geschlossene ringförmige Blendenfläche 14 - siehe dazu auch 6 - bilden.
-
Auf der ersten Schließfläche 19a sind zwei Tragstifte 17b ausgebildet, die mit der Traglangnut 17a des Lagerrings 10 bzw. des Tragrings 10a - wie in 3 gezeigt - zusammenwirken. Auf der zweiten Schließfläche 19b ist ein Verstellstift 18b ausgebildet, der mit der Verstelllangnut 18a des Lagerrings 11 bzw. des Verstellrings 11a zusammenwirkt. Beim Verdrehen des Lagerrings 11 an dem Lagerring 10 bzw. beim Verdrehen des Verstellrings 11a an dem Tragring 10a werden die Tragstifte 17b in der Traglangnut 17a und der Verstellstift 18b in der Verstelllangnut 18a geführt, so dass die Blendenelemente 12 sich in die jeweilige Schließstellung verstellen und den Querschnitt der Strömungsöffnung 15 verringern. Entsprechend wird der durchströmbare Querschnitt des Lufteinlasses 5 reduziert. An den Schließflächen 19a und 19b sind die mehreren noppenartigen Lagererhebungen 16 - hier nur auf der Schließfläche 19b sichtbar - ausgebildet. Die Kontaktfläche 21 der jeweiligen Lagererhebung 16 ist dabei durch die an dem jeweiligen Lagerring 10 oder 11 anliegende Fläche definiert. Die Kontaktfläche 21 der jeweiligen einzelnen Lagererhebung 16 ist kleiner als eine Überlagerungsfläche 22 - siehe dazu 6 - zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem Lagerring 10 oder 11. Dadurch sind die Reibungskräfte zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem Lagerring 10 oder 11 reduziert.
-
6 zeigt eine teilweise durchsichtige Draufsicht auf die Verstellvorrichtung 9. 7 zeigt eine Seitenansicht der Verstellvorrichtung 9 des erfindungsgemäßen Verdichters 1. Bezugnehmend auf 6 befindet sich die Verstellvorrichtung 9 im Gegensatz zu 1 und 2 in einer maximalen Schließstellung und der Querschnitt der Strömungsöffnung 15 ist minimal. Entsprechend ist der durchströmbare Querschnitt des Lufteinlasses 5 minimal. Durch die Form der Seitenflächen 20 der jeweiligen Blendenelemente 12 bilden diese in der hier gezeigten maximalen Schließstellung eine ringförmige geschlossene Blendenfläche 14. Die geschlossene ringförmige Blendenfläche 14 verhindert ein Durchströmen der Luft zwischen den einzelnen Blendenelementen 12, so dass Turbulenzen in der Luftströmung reduzierbar sind.
-
Unter Bezugnahme auf die Erläuterungen zu 1 bis 5 ist hier erkennbar, dass die Kontaktfläche 21 der jeweiligen Erhebungen mit dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem jeweiligen Lagerring 10 oder 11 kleiner als eine Überlagerungsfläche 22 zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem jeweiligen Lagerring 10 oder 11 ist. Die Überlagerungsfläche 22 ist dabei durch eine Fläche des zwischen den jeweiligen Lagerringen 10 und 11 verbliebenen bzw. nicht in den Lufteinlass 5 rausgefahrenen Bereichs des jeweiligen Blendenelements 12 gegeben und ist in den jeweiligen Schließstellungen unterschiedlich. In 6 ist die Überlagerungsfläche 22 exemplarisch an einem der Blendenelemente 12 durch eine dicke durchbrochene Linie angedeutet. In der hier gezeigten maximalen Schließstellung ist die Überlagerungsfläche 22 minimal. Es versteht sich von selbst, dass die zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem jeweiligen Lagerring 10 oder 11 herrschende Reibungskraft durch eine summierte Kontaktfläche aller Lagererhebungen 16 vorgegeben wird, die zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem jeweiligen Lagerring 10 oder 11 in der jeweiligen Schließstellung angeordnet sind. Diese summierte Kontaktfläche bleibt dennoch kleiner als die Überlagerungsfläche 22 und die Reibungskraft zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem jeweiligen Lagerring 10 oder 11 ist reduziert. Zweckgemäß sind zudem die einzelnen Lagererhebungen 16 zwischen dem jeweiligen Blendenelement 12 und dem jeweiligen Lagerring 10 oder 11 derart verteilt, dass beim Verstellen des jeweiligen Blendenelements 12 in die jeweiligen Schließstellungen die einzelnen Lagererhebungen 16 nicht aneinander klemmen bleiben können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 3043045 A2 [0004, 0005]
- WO 2016041024 A2 [0006]
- US 4122668 A [0006]
