DE10254162A1

DE10254162A1 - Vane pump or compressor for liquid or gas has rotor performing oscillating motion with two vanes in working chamber bounded by fixed partitions and has set of one-way valves

Info

Publication number: DE10254162A1
Application number: DE2002154162
Authority: DE
Inventors: Kurt Magdhuber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-06-03

Abstract

The pump or compressor has a cylindrical housing (1) with two working chambers (6,9) operating in parallel and in antiphase. It has a cooling system (14) consisting of a pipe (15) with many radial vanes (16). Each chamber has a gas or liquid inlet (7,10). The rotor (2) has two vanes (3,4), each with a channel (17,19) through it and a non-return valve (18,20) allowing fluid to flow through from the inlet. The outlet (12,21) from each chamber has a non-return valve (13,22) allowing fluid to flow from the chamber.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern eines Fluids oder zum Antrieb durch ein Fluid. Bei dem Fluid kann es sich um ein Gas oder eine Flüssigkeit handeln. Insbesondere handelt es sich bei der Vorrichtung zum Fördern eines Fluids um einen Kompressor. Bei der Vorrichtung zum Antrieb durch ein Fluid handelt es sich insbesondere um einen Verbrennungsmotor.The invention relates to a device to promote a fluid or to be driven by a fluid. With the fluid can it is a gas or a liquid act. In particular, the device for conveying a Fluids around a compressor. With the device for driving through a fluid is in particular an internal combustion engine.

Die Vorrichtung umfaßt einen Kolben, der in einem Arbeitsraum alternierend beweglich gelagert ist. Der Arbeitsraum kann von einem Gehäuse gebildet werden oder in einem Gehäuse vorhanden sein. Der Kolben ist relativ zu dem Arbeitsraum beweglich. Er kann in dem Arbeitsraum bzw. Gehäuse alternierend beweglich gelagert sein. Es ist allerdings auch die kinematisch umgekehrte Anordnung möglich, in der der Kolben feststeht und das Gehäuse oder ein Teil des Gehäuses gegenüber dem Kolben alternierend beweglich gelagert ist.The device comprises one Piston, which is alternately movably supported in a work area. The work space can be formed by a housing or in a housing to be available. The piston is movable relative to the work area. He can in the work room or housing alternately be movably supported. However, it is also the one Reverse kinematic arrangement possible, in which the piston is fixed and the housing or part of the housing across from the piston is alternately movably supported.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der WO 99/22118 bekannt. Bei dieser Vorrichtung, insbesondere einem Kompressor oder einer Brennkraftmaschine, ist die Bewegung des Kolbens mittels eines Lagers, insbesondere eines Präzisionslagers, geführt. Das Lager bzw. Präzisionslager befindet sich außerhalb des Arbeitsraums (Zylinders, Zylinderraums, Brennraums). Der Kolben ist drehbeweglich gelagert. Das Fluid wird durch die Bewegung des Kolbens angesaugt und verdichtet, wobei der Kolben eine alternierende bzw. oszilierende Drehbewegung durchführt. Dabei ist der Kolben dichtungsfrei gegenüber der Innenwand des Arbeitsraums geführt.Such a device is out WO 99/22118 known. In this device, especially one Compressor or an internal combustion engine, is the movement of the piston by means of a bearing, in particular a precision bearing. The Bearings or precision bearings is outside the working area (cylinder, cylinder area, combustion chamber). The piston is rotatably mounted. The fluid is generated by the movement of the piston sucked in and compressed, the piston alternating or oscillating rotary movement. The piston is seal-free against the inner wall of the work area guided.

Die der Druckseite des Kolbens gegenüberliegende Zylinderwand ist von einem Druckkanal mit einem Druckventil durchsetzt. In dem Kolben ist ein Kanal vorhanden, in dem eine Rückschlagventileinrichtung vorgesehen ist. Während des Betriebs der Vorrichtung wird der Kanal des Kolbens durchströmt.The one opposite the pressure side of the piston A pressure channel with a pressure valve passes through the cylinder wall. A channel is present in the piston in which a check valve device is provided. While the operation of the device flows through the channel of the piston.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen.The object of the invention is a propose improved device of the type specified.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In einem Arbeitsraum ist ein Kolben alternierend beweglich gelagert. Der Kolben ist von einem Kanal mit einem Rückschlagventil durchsetzt. Die der Druckseite des Kolbens gegenüberliegende Zylinderwand ist von einem Druckkanal mit einem Druckventil durchsetzt. Ferner ist eine Kühleinrichtung vorgesehen, die von dem Fluid durchströmt wird. Die Kühleinrichtung ist derart vorgesehen, daß sie von dem Fluid durchströmbar ist. Sie wird beim Betrieb der Vorrichtung von dem Fluid durchströmt. Das Fluid wird dadurch gekühlt, wodurch sich der Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert.According to the invention, this object is achieved by Features of claim 1 solved. A piston is alternately movably supported in a work area. A piston has a check valve through it. The cylinder wall opposite the pressure side of the piston is penetrated by a pressure channel with a pressure valve. Furthermore is a cooling device provided, which is flowed through by the fluid. The cooling device is provided so that it can be flowed through by the fluid. The fluid flows through it when the device is operating. The This cools fluid, causing the efficiency of the device improves.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous further developments are in the subclaims described.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch einen zweiten Kolben, der in einem zweiten Arbeitsraum alternierend beweglich gelagert ist und der von einem zweiten Kanal mit einem zweiten Rückschlagventil durchsetzt ist. Die der Druckseite des zweiten Kolbens gegenüberliegende Zylinderwand ist von einem zweiten Druckkanal mit einem zweiten Druckventil durchsetzt. Der Ausgang der Kühleinrichtung mündet in den zweiten Arbeitsraum. Hierdurch wird eine zweistufige Anordnung geschaffen.The device is preferably characterized by a second piston operating in a second Working space is alternately movably mounted and that of one second channel is interspersed with a second check valve. The cylinder wall opposite the pressure side of the second piston is penetrated by a second pressure channel with a second pressure valve. The exit of the cooling device ends in the second work room. This creates a two-tier arrangement created.

Vorteilhaft ist es, wenn der oder die Kolben drehbeweglich gelagert sind. Der oder die Kolben können allerdings auch längsbeweglich gelagert sein.It is advantageous if the or the pistons are rotatably mounted. The piston or pistons can, however also longitudinally movable be stored.

Die Kühleinrichtung umfaßt vorzugsweise ein Rohr mit Kühlrippen, ist also vorzugsweise als Rippenrohr ausgestaltet.The cooling device preferably comprises a Tube with cooling fins, is therefore preferably designed as a finned tube.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist gekennzeichnet durch einen Ventilator zum Kühlen der Vorrichtung. Dabei kann es sich um einen Axialventilator handeln.Another advantageous training is characterized by a fan for cooling the device. there it can be an axial fan.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigtAn embodiment of the invention will be detailed below with reference to the accompanying drawing explained. In the drawing shows

1 einen Kompressor während der Ansaugbewegung der ersten Stufe und während der Verdichtungsbewegung der zweiten Stufe, 1 a compressor during the suction movement of the first stage and during the compression movement of the second stage,

2 den Kompressor während der Verdichtungsbewegung der ersten Stufe und während der Ansaugbewegung der zweiten Stufe und 2 the compressor during the first stage compression movement and during the second stage suction movement and

3 den Kompressor am Ende der Verdichtungsbewegung der ersten Stufe und am Ende der Ansaugbewegung der zweiten Stufe. 3 the compressor at the end of the first stage compression movement and at the end of the second stage suction movement.

Der Kompressor umfaßt ein Gehäuse 1, in dem ein Arbeitsraum vorgesehen ist. In dem Gehäuse 1 ist ein Drehkolben 2 um eine Achse 3 alternierend drehbeweglich gelagert. Der Drehkolben 2 umfaßt eine zentrale Scheibe, von der sich ein erster Kolben 4 und ein zweiter Kolben 5 radial nach außen erstrecken. Die Kolben 4, 5 bilden einen Winkel von etwas weniger als 180° zueinander.The compressor comprises a housing 1 in which a work space is provided. In the case 1 is a rotary lobe 2 around an axis 3 alternately rotatably supported. The rotary lobe 2 includes a central disc, from which a first piston 4 and a second piston 5 extend radially outward. The pistons 4 . 5 form an angle of slightly less than 180 ° to each other.

Der koaxial zur Achse 3 verlaufende Arbeitsraum umfaßt einen ersten Arbeitsraum 6 zwischen dem ersten Ansaugstutzen 7 und der der Druckseite des ersten Kolbens 4 gegenüberliegenden Zylinderwand 8 sowie einen zweiten Arbeitsraum 9 zwischen dem zweiten Ansaugstutzen 10 und der der Druckseite des zweiten Kolbens 5 gegenüberliegenden Zylinderwand 11. Wie aus den Figuren ersichtlich ist die radiale Erstreckung und damit das Volumen des zweiten Arbeitsraums 9 geringer als die radiale Erstreckung und damit das Volumen des ersten Arbeitsraums 6.The coaxial to the axis 3 running work space includes a first work space 6 between the first intake 7 and that of the pressure side of the first piston 4 opposite cylinder wall 8th as well as a second work room 9 between the second intake 10 and that of the pressure side of the second piston 5 opposite cylinder wall 11 , As can be seen from the figures, the radial extent and thus the volume of the second work space 9 less than the radial Er extension and thus the volume of the first work space 6 ,

Das Gehäuse 1 wird von einem ersten Druckkanal 12 durchsetzt, in dem ein erstes Druckventil 13 vorgesehen ist, das in der Nähe der Zylinderwand 8 liegt. Der erste Druckkanal 12 führt von der Zylinderwand 8 zu einer Kühleinrichtung 14, die als Rippenrohr ausgestaltet ist. Das Rippenrohr umfaßt ein zentrales Rohr 15, das von dem Fluid durchströmbar ist und bogenförmig außerhalb des Gehäuses 1 koaxial zur Achse 3 verläuft, und eine Vielzahl von senkrecht zu dem Rohr 15 und radial zur Achse 3 verlaufenden Rippen 16. Das zentrale Rohr 15 der Kühleinrichtung 14 ist mit dem zweiten Ansaugstutzen 10 in dem zweiten Arbeitsraum 9 verbunden, so daß der Ausgang der Kühleinrichtung 14 in den zweiten Arbeitsraum 9 mündet, und zwar auf der Saugseite des zweiten Kolbens 5.The housing 1 is from a first pressure channel 12 enforced in which a first pressure valve 13 is provided in the vicinity of the cylinder wall 8th lies. The first pressure channel 12 leads from the cylinder wall 8th to a cooling device 14 , which is designed as a finned tube. The finned tube includes a central tube 15 which can be flowed through by the fluid and arcuate outside the housing 1 coaxial to the axis 3 runs, and a variety of perpendicular to the tube 15 and radial to the axis 3 trending ribs 16 , The central pipe 15 the cooling device 14 is with the second intake 10 in the second work room 9 connected so that the outlet of the cooling device 14 in the second work room 9 opens, on the suction side of the second piston 5 ,

Der erste Kolben 4 ist von einem ersten Kanal 17 durchsetzt, in dem ein erstes Rückschlagventil 18 vorgesehen ist, das in der Nähe der Druckseite des ersten Kolbens 4 liegt. In dem zweiten Kolben 5 ist ein zweiter Kanal 19 vorhanden, in dem ein zweites Rückschlagventil 20 vorgesehen ist, das in der Nähe der Druckseite des zweiten Kolbens 5 liegt.The first piston 4 is from a first channel 17 enforced in which a first check valve 18 is provided in the vicinity of the pressure side of the first piston 4 lies. In the second piston 5 is a second channel 19 present in which a second check valve 20 is provided in the vicinity of the pressure side of the second piston 5 lies.

Das Gehäuse 1 wird von einem zweiten Druckkanal 21 durchsetzt, in dem ein zweites Druckventil 22 vorgesehen ist, das in der Nähe der Zylinderwand 11 liegt. Der zweite Druckkanal 21 führt von der Zylinderwand 11 in eine Druckleitung und/oder in einen Druckbehälter (in der Zeichnung nicht dargestellt).The housing 1 is from a second pressure channel 21 enforced in which a second pressure valve 22 is provided in the vicinity of the cylinder wall 11 lies. The second pressure channel 21 leads from the cylinder wall 11 in a pressure line and / or in a pressure vessel (not shown in the drawing).

Im Betrieb wird der Kolben 2 zunächst im Uhrzeigersinn bewegt, wie in 1 gezeigt. Während dieser Bewegung wird Luft durch den ersten Ansaugstutzen 7, den ersten Kanal 17 und das geöffnete erste Rückschlagventil 18 in den ersten Arbeitsraum 6 gefördert. Am Ende des Ansaugvorgangs ist der erste Arbeitsraum 6 gefüllt.The piston is in operation 2 first moved clockwise, as in 1 shown. During this movement, air passes through the first intake port 7 , the first channel 17 and the opened first check valve 18 in the first work room 6 promoted. At the end of the suction process is the first work area 6 filled.

Wenn der Kolben 2 dann entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt wird, wie in 2 gezeigt, schließt das erste Rückschlagventil 18 und öffnet das erste Druckventil 13 im ersten Druckkanal 12. Die im ersten Arbeitsraum 6 vorhandene Luft strömt durch den ersten Druckkanal 12, das Rippenrohr 14, den zweiten Ansaugstutzen 10, den zweiten Kanal 19 und das geöffnete zweite Rückschlagventil 20 in den zweiten Arbeitsraum 9, der auf diese Weise gefüllt wird. Dabei wird die Luft durch die als Rippenrohr ausgebildete Kühleinrichtung 14 gekühlt. Am Ende dieser Bewegung, das in 3 gezeigt ist, ist der zweite Arbeitsraum 9 vollständig mit Luft gefüllt.If the piston 2 then moved counterclockwise as in 2 shown, the first check valve closes 18 and opens the first pressure valve 13 in the first pressure channel 12 , The one in the first work room 6 Existing air flows through the first pressure channel 12 , the finned tube 14 , the second intake 10 , the second channel 19 and the opened second check valve 20 in the second work room 9 that is filled in this way. The air is through the cooling device designed as a finned tube 14 cooled. At the end of this movement, that in 3 is shown is the second work space 9 completely filled with air.

Wenn jetzt ein neuer Arbeitszyklus beginnt, der Kolben 2 also wieder in Richtung des Uhrzeigersinns bewegt wird, wie in 1 gezeigt, wird gleichzeitig mit einem neuen Ansaugvorgang in den ersten Arbeitsraum 6 die im zweiten Arbeitsraum 9 vorhandene Luft durch das geöffnete zweite Druckventil 22 und den zweiten Druckkanal 21 in die Druckleitung und/oder den Druckbehälter gedrückt.When a new cycle begins, the piston 2 again in the clockwise direction, as in 1 is shown, is simultaneously with a new suction process in the first work area 6 the one in the second work room 9 existing air through the opened second pressure valve 22 and the second pressure channel 21 pressed into the pressure line and / or the pressure vessel.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zum Fördern eines Fluids, insbesondere ein Kompressor bzw. ein Verdichter bzw. eine Pumpe, geschaffen, deren Kolben 2 zentrisch im Gehäuse 1 gelagert ist. Dabei kann ein rotierender Antrieb vorhanden sein, der in eine oszilierende Bewegung des Kolbens 2 umgesetzt wird. Die Luft strömt durch den ersten Ansaugstutzen 7 in dem Gehäuse 1 in den ersten Arbeitsraum 6 der ersten Stufe. Nach Umkehr der Bewegungsrichtung erfolgt die Verdichtung in der ersten Stufe. Die Luft wird über das Druckventil 13 der ersten Stufe durch den Druckkanal 12 in die Kühleinrichtung 14 und durch den zweiten Ansaugstutzen 10 in den zweiten Arbeitsraum 9 der zweiten Stufe geschoben. Nach erneuter Umkehr der Bewegungsrichtung erfolgt die Verdichtung in der zweiten Stufe. Bei Erreichen des Enddruckes wird die Luft über das Druckventil 22 der zweiten Stufe durch den Druckkanal 21 aus dem Gehäuse 1 ausgeschoben.The invention provides a device for conveying a fluid, in particular a compressor or a compressor or a pump, the pistons of which 2 centered in the housing 1 is stored. There may be a rotating drive that oscillates in the piston 2 is implemented. The air flows through the first intake 7 in the housing 1 in the first work room 6 the first stage. After reversing the direction of movement, compression takes place in the first stage. The air is through the pressure valve 13 the first stage through the pressure channel 12 in the cooling device 14 and through the second intake 10 in the second work room 9 pushed the second stage. After reversing the direction of movement again, the compression takes place in the second stage. When the final pressure is reached, the air is released via the pressure valve 22 the second stage through the pressure channel 21 out of the housing 1 ejected.

Die Vorrichtung umfaßt noch einen Ventilator (in der Zeichnung nicht dargestellt), der einen Luftstrom erzeugt, durch den die Vorrichtung gekühlt wird. Der Luftstrom überstreicht insbesondere die Rippen 16 der Kühleinrichtung 14. Der Ventilator erzeugt insbesondere eine Luftströmung in axialer Richtung, also in Richtung der Achse 3.The device also includes a fan (not shown in the drawing) which generates an air flow through which the device is cooled. The air flow particularly sweeps over the ribs 16 the cooling device 14 , The fan in particular generates an air flow in the axial direction, that is, in the direction of the axis 3 ,

Claims

Device for conveying a fluid or for driving it through a fluid with a piston ( 4 ) in a work room ( 6 ) is alternately movably supported and that of a channel ( 17 ) with a check valve ( 18 ) is interspersed with one of the pressure sides of the piston ( 4 ) opposite cylinder wall ( 8th ) by a pressure channel ( 12 ) with a pressure valve ( 13 ) is interspersed, and with a cooling device ( 14 ), which is flowed through by the fluid.

Device according to claim 1, characterized by a second piston ( 5 ) in a second work room ( 9 ) is alternately movably supported and that of a second channel ( 19 ) with a second check valve ( 20 ) is penetrated, and one of the pressure side of the second piston ( 5 ) opposite cylinder wall ( 11 ) by a second pressure channel ( 21 ) and a second pressure valve ( 22 ) is penetrated, the outlet of the cooling device ( 14 ) in the second work room ( 9 ) flows out.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the piston or pistons ( 4 . 5 ) are rotatably mounted.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device ( 14 ) a pipe ( 15 ) with cooling fins ( 16 ) includes.

Device according to one of the preceding claims, characterized by a fan for cooling the device.