DE1503498A1

DE1503498A1 - Drehkolbenverdichter mit exzentrisch ineinander angeordneten und miteinander verzahnten Drehkolben

Info

Publication number: DE1503498A1
Application number: DE19651503498
Authority: DE
Inventors: Lueck Dipl-Ing Friedrich
Original assignee: Wankel GmbH; Borsig GmbH
Current assignee: Wankel GmbH; Borsig GmbH
Priority date: 1965-07-08
Filing date: 1965-07-08
Publication date: 1969-06-04
Also published as: US3387771A

Description

Drehkolbenverdichter mit exzentrisch ineinander angeordneten und miteinander verzahnten Drehkolben

Die Erfindung betrifft eine spezielle Ausführungsform der Zu- und Ablaßöffnungen von Drehkolbenverdiohtern mit exzentrisch ineinander angeordneten und miteinander verzahnten Drehkolben, wobei die innere Mantelfläche dee Aussendrehkolbens als Troohoide ausgebildet ist, während die Mantelfläche des Innendrehkolbens aus Hüllkurven besteht.

Bekannt sind derartige Drehkolbenverdichter mit in der Mitte der Hüllkurven angebrachten Zu- und Ablassöffnungen, welche im gleichen Abstand von den benachbarten Zahnspitzen angeordnet sind. Zur Erhöhung der Fördermenge und des Wirkungsgrades werden erfindungsgemäss die Öffnungen asymmetrisch zwischen den Spitzen des Innendrehkolbens angeordnet, und zwar in der Weise, dass sie sioh im vorauseilenden Teil der Hüllkurve befinden. Zugleich wird die, das Auslaßende bestimmende Steuerkante im Einsatzstück im Drehsinn des Drehkolbenverdichter verlagert.

In Erweiterung des erfindungsgemäßen Gedankens wird jede Öffnung des Innendrehkolbens etwa in der Mitte der Hüllkurve · beginnen und sich etwa über ein Viertel der Hüllkurve erstrecken.

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Weiter wird erfindungsgemäß die im Drehsinn vorauseilende Öffnungskante zur Hüllkurve des Innendrehkolbens hin stark abgerundet und die im Drehsinn naoheilende Öffnungskante zur Hüllkurve hin scharfkantig und soharfwinklig ausgeführte

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert· Fig. 1 und 2 zeigen Querschnitte duroh einen beispielsweise 2:3 verzahnten Verdichter, in welchem die öffnungen im Innendrehkolben wie bekannt symmetrisch angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt die Kolbenstellung 30° vor dem Totpunkt, Pig· 2 die Kolbenstellung im Totpunkt.

Die Pigβ 3 bis 5 zeigen Querschnitte duroh einen gleichartigen Verdichter, weloher jedoch entsprechend dem Erfindungsgedanken mit asymmetrisch angeordneten öffnungen ausgerüstet ist, wobei

Pig. 3 die Kolbenstellung 60° vor dem Totpunkt, Pig. 4- die Kolbenstellung 30° vor dem Totpunkt, Pig. 5 die Kolbenstellung im Totpunkt darstellt.

In allen figuren drehen die äußeren Drehkolben 1 im Uhrzeigerdrehsinn und nehmen die inneren Drehkolben 2 bzw. 3 über nicht dargestellte Kupplungszahnräder mit dem Untersetzungsverhältnis 2:3 mit. Der Innendrehkolben 2 in Pig. 1 und 2 enthält symmetrisch aqeeordnete öffnungen 4, während die öffnungen 5 im Innendrehkolben 3 asymmetrisch im vorauseilenden Teil der Hüllkurve 6 untergebracht sind. Die Spitzen des Innendrehkolbens, die meist mit Dichtungen 7 ausgerüstet sind, unterteilen den Zylinderraum in drei Arbeitskammern 8, 9 und 10, in welchen in gleioher Reihenfolgt das Ansaugen, das Komprimieren und das Aus-

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- 3 schieben nebst Rüokexpansion stattfindet. ^

Innerhalb des Innendrehkolbens befindet sioh ein mit dem Gehäusedeckel festverbundenes Einsatzstück 11 bzw. 12, welches den Einlaßkanal 13 bzw. 14 und den Auslaßkanal 15 bzw. 16 enthält. Die Steuerkanten der Kanäle 14 und 16 im Einsatzstück 12 sind gleichsinnig mit den öffnungen 5 gegenüber der bisher bekannten Ausführung nach Mg. 1 und 2 versohoben₀

Die Begrenzung der Öffnungen4naoh Fig. 1 und 2 erfolgt durch die scharfkantigen oder etwas abgerundeten Steuerkanten 4a und A 4b, während bei der Öffnung 5 nach Fig. 3 die voreilende Steuerkante 5a mit starker Abrundung und die nacheilende Steuerkante 5b scharfkantig und scharfwinklig in die Hüllkurve 6 übergeht. Durch diese Maßnahmen werden sowohl beim Ansaugen während des gesamten Ansaughubes als auch beim Aussohieben des Arbeitsmittels vor allem in Totpunktnähe Vorteile erzielt, die nachstehend erläutert werden,,

Beim Ansaugen tritt das Arbeitsmittel durch die öffnungen bzw. 5 in den Saugraum 8 ein«, Größe und Richtung der Eintritts- geschwindigkeit ergebetisich dabei aus der Eigengeschwindigkeit des Arbeitsmittels und der aufgezwungenen Drehgeschwindigkeit des Innendrehkolbens 2 bzw. 3 (siehe Fig. 2 und 5). In Fig. 5 strömt das Arbeitsmittel in weit stärkerem Maße gegen den vorauseilenden Teil des die Arbeitskammer 8 begrenzenden Innenmantels des Außendrehkolbens 1 als bei Fig. 2, Der Strömungsdruck wirkt dabei fördernd auf die Drehbewegung, die Strömungsverhältnisse nähern sich somit denjenigen der reinen Strömungsmaschinen,, Die günstige Wirkung wird dabei unterstützt duroh die stark abgerundete vorauseilende Öffnungekante 5a und die scharfkantige und scharf winklige nacheileomle (föEffhingskante 5b. Jsxatere

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bewirkt eine gute Strahlausbreitung im Drehsinn, letztere behindert das Einströmen von angesaugtem Arbeitsmittel in den nachfolgenden Teil 8b der Arbeitskammer 8. Daduroh entsteht in diesem Teil ein niedrigerer Druok als im vorauseilenden Teil 8a. Dieser Druckunterschied wirkt fördernd ' auf die Drehbewegung ein, und zwar vorwiegend auf den Innendrehkolben, zum kleineren Teil auoh auf den Außendrehkolben. Pur den Außendrehkolben ist dies dargestellt durch den größeren Druok pa¹ gegenüber dem geringeren Druok pa^M.

Abschließend sei festgestellt, daß die strömungsbehindernde. scharfe Kante 5b keine verminderte Füllung der Aneaugkammer 8 herbeiführt. Gegen Ansaugende, also vor und naoh der Totpunktstellung, ist die Arbeitsraumveränderung so klein, daß ein Druckanstieg einschließlich Nachladung in der gesamten Saugkammer 8 ohne Schwierigkeiten stattfinden kann.

Der Aussohubvorgang vollzieht sich folgendermaßen»

Das verdiohtete Arbeitsmittel tritt aus dem Druokraum 10 durch die öffnung 4 baw. 5 hinduroh in den Druokkanal 15 bzw\ über. Das Arbeitsmittel hat dabei die vorauseilende Steuerkante 4a bzw. 5a sowie gegen Ende des Aussohiebens auoh die Steuerkante 15a bzw. 16a zu passieren (vergleiche Pig. I und 4)·

zu
_ω DieYclurohströmenden Querschnitte, die sich zwischen diesen Steuer-

to kanten und dem Innenmantel des Außendrehkolbens 1 ergeben und

¹^ die durch eine punktierte Linie 18 bzw· 19 angegeben sind, sind Q in Pig· 4 erheblioh größer als in Pig. 1. Außerdem ist das zu

<o befördernde Teilvolumen der Arbeitskammer" 10-in den Abbildungen durch Punktierung gekennzeichnet- in Pig. 4 wesentlich kleiner als in Pig. 1. Als Gesamtergebnis resultiert hieraus, daß die Strömungsgeschwindigkeiten in diesen Engpäßen beim Erfindungsgegenstand wesentlich niedriger liegen und der Energieaufwand

zum Ausschieber, entsprechend geringer ist. Beim Ausaohieben des Arbeitsmittels wird durch die Öffnungskante 5b, welche gegenüber der Öffnungskante 4b im Drehsinn weiter vorgeschoben ist, ein weiterer vorteilhafter Effekt herbeigeführt.

In Fig. 2 und Fig. 5 sind die Drehkolben in Totpunktstellung dargestellt« Die Kammer 10 nimmt dabei den kleinstmöglichen Raum ein, den sogenannten sohädliohen Raum. Befindet sich die Öffnung 4 in der Mitte des schädlichen Raumes wie in Fig. 2 dargestellt, so besteht zwischen den beiden Hälften der Kammer Verbindung; beide Hälften sind also mit verdiohtetem Arbeitsmittel gefüllt» Die gesamte im sohädliohen Raum 10 eingeschlossene Menge rüokexpandiert bei Totpunktübersohreitung und vermindert die Ansaugmenge der Maschine.

In Fig. 5 befindet sioh dagegen die Öffnungskante 5b in der Mitte ο Die Hüllkurve 6 bildet dann auch noch in Totpunktstellung mit dem Innenmantel des Außendrehkolbens 1 einen Dichtspalt 17, weloher den Raum 10 in zwei Teile unterteilt und mehr oder weniger wirksam den Übertritt von verdiohtetem Arbeitsmittel in den sich bereits vor Erreiohen des Totpunktes vergrößernden linken Kammerteil verhindert, (vergleiche Fig. 3 bis 5). Infolgedessen bildet nur noch, oder annähernd nur noch, der rechte Kammerteil zuzüglich des öffnungsraumes 5 den schädlichen Raum. Dadurch verringert sich die rüokexpandierende Menge und zugleich wächst die Ansaugmenge der Maschine.

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Claims

/16 _Γ =Γ~"_Χ- _rvA β" Η ιΙδΡ 3 4 98

Patentansprüche

1 J Drehkolbenverdichter mit exzentrisch ineinander angeordneten und miteinander verzahnten Drehkolben, "bei dem die innere Mantelfläohe des Außendrehkolbens als Troohoide ausgebildet ist, während die Mantelfläohe des Innendrehkolbens aus Hüllkurven besteht, bei dem ferner der Mantel des Innendrehkolbens den einzelnen Arbeitskammern zugeordnete öffnungen enthält, durch welche das Arbeitsmittel zu- und abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede öffnung (5) asymmetrisch zwischen den Spitzen (7) des Innendrehkolbens (3) angeordnet ist, und zwar in der Weise, daß sie sioh im vorauseilenden Teil der Hüllkurve (6) befindet.

2. Drehkolbenkompressor nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, dass die das Auslaßende bestimmende Steuerkante (16a) im Einsatzstück (12) im Drehsinn des Drehkolbenverdiohters verlagert wird.

3. Drehkolbenkompressor naoh Anspruoh 1, daduroh (^gekennzeichnet, daß jede öffnung (5) des Innendrehoicolbens (3) etwa in der Mitte der Hüllkurve (6) beginnt und sich

*?über etwa ein Viertel der Hüllkurve erstreckt.

4·. Drehkolbenkompressor naoh den Ansprüchen 1 und 3, daduroh gekennzeichnet, daß die im Drehsinn vorauseilende Öffnungekante (5*) zur Hüllkurve (6) dta Innendrehkolbens (3) hin stark abgerundet ist.

ORIGINAL iNSPECTED - 7 -

5. Drehkolbenkompressor nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Drehsinn nacheilende Öffnungskante (5b) zur Hüllkurve (6) dee Innendrehkolbens (5) hin scharfkantig und scharfwinklig auegeführt iet.

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