DE2131000A1

DE2131000A1 - Drehfluegelkompressor

Info

Publication number: DE2131000A1
Application number: DE19712131000
Authority: DE
Inventors: King David G; Burke Jun William P
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1970-06-22
Filing date: 1971-06-22
Publication date: 1971-12-30
Also published as: FR2099290A5; GB1346444A; JPS524765B1; US3652191A; CA937211A

Description

'.mi IiTC. 23 555 Euclid Avenue, Cleveland, Ohio 44117/V.St.A.

Unser Zeichen: T 1052

DrehflügeJ.kompreasor

Die Erfindung bezieht sich auf Kompressoren und Motoren und insbesondere auf eine tangential- oder Beriümmgadichtung für einen Drehflügelkompressor.

Drehflügelkompressoren, auf die 3ich die vorliegende Erfindung besieht, sind an sich bekannt. Ea wird auf die US-Patents ohrift 3 385 513 verwiesen. Derartige Kompressoren werden hauptsächlich in Kühlsystemen verwendet, um den Kühliüitteldampf zu komprimieren. Diese Kompressoren sind als Kraf -fcfahrseug-Klimaanlagen-Kompresa oren sehr wirksam.

Der Kompressor besteht aus einem äußeren becherförmigen Gehäuse, welches an einem Ende mittels einer Endplatte verschlossen ist. Ein Zylinder, der einen kleineren Außcndurchmesaer aufweist als der Innendurchmesser des Gehäuses ist in dem Gehäuse zwischen der Endplatte und einer im Inneren vorgesehenen Endplatte vorgesehen. Eine Innenbohrung dieaea Zylinders wird als Kompreasorkammer verwendet. Dieser Zylinder iat koaxial mit den Gehäuse ausgefluchtet. Ein exzentrisch angeordneter Rotor ist in der Zylinderbohrung angeordnet und wird in dieser von zwei Endplatten getragen. Eine Anzahl von radial sich erstreckenden und radial bewegbaren

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Flügel verläuft vom Rotor aus und berührt den Innenumfang des Zylinders. Durch die exzentrische Anordnung des Rotors im Zylinder ändern sich die Rauminhalte zwischen den Rotorflügeln, wenn sich, der Rotor dreht. Die Flügel berühren die Endplatten und erstrecken sich axial über die Lange des Zylinders hinweg und dadurch werden abgedichtete volmaenveränderliehe Räume zwischen den einzelnen Flügeln und den Endplatten ausgebildet. Eine der Endplatten wei3t einen Binlaß auf und dieser Einlaß ist derart angeordnet, daß dieser in den Raum zwischen den Flügeln hineinmündet, wenn dieser Raum vor der Komprimierung groß ist und danach wird dieser Einlaß abgeschlossen. Wenn sich der Rotor dreht, so wird ein fluides Medium, welches in den Kammern zwischen den Flügeln eingeschlossen ist, komprimiert, wenn sich der Rotor dsr Borührungsstelle oder dem Tangentialpunkt nähert. Der Tangentialpunkt oder die Berührungsstelle ist diejenige Stelle, an der der äußere Umfang des Rotors den inneren Umfang der Zylinderwandung berührt oder im dichtesten Abstand von dieser Zylinderwandung angeordnet ist« Es handelt sich hierbei \im eine ortsfeste Stelle und wenn die verschiedenen Räume oder Kammern zwischen den Flügeln in Umfangsrichtung derart gedreht werden, daß sie in die Nachbarschaft dieser Stelle gelangen, dann erreichen die fluiden Medien in die3en Kammern den höchsten Kompressionszustand. Ein mit einem Ventil versehener Auslaß ist in der Nähe der Berührungsatelle auf der Hochdruckseite vorgesehen.

Die Ausbildung und Anordnung der Auslaßöffnung ist von Bedeutung« Wenn die Auslaßöffnung außerordentlich schmal iat und unmittelbar an der Berührungsstelle angeordnet ist, 3ο wird die Kompression außerordentlich hoch und die Antriebsleistung, die zum Antrieb des Kompressors erforderlich iat, ist ebenfalls außerordentlich groß. Aus diesem Grund wird die Auatrittsöffnung normalerweise im Abstand von der Berührungsstelle angeordnet und iat .ausreichend groß, um die

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Kammern zwiöchen den Flügeln beim gewünschten Kompreseionadruck während dea Volldrehzahlbetriebea der Vorrichtung au entlüften. Durch eine Ventilsteuerung der Auslaßöffnung iat eine Steuerung dos Auatrittadruckes möglich und zwar dadurch, daß sich die Aualaßöffnung bei einem vorbeatimmten Druck öffnet und jswar unabhängig von der Drehzahl des Kompressors*

Die radial äußeren Enden der Flügel können mit Gleitschuhen ausgestattet sein, die gegen die Innenwandung dea Zylinders anliegen. Wenn die Flügel an dem Aualaß vorbeigehen, können sie noch eine gewisse Strecke zurücklegen, ehe sie den λ Berührunga- oder Tangentialpunkt erreichen. Fluide Medien," einschließlich schmierenden Medien, die zwischen der Auslaßöffnung und der Berührungsstelle eingeschlossen sind, können bewirken, daß der Flügel in den Rotorflügelschlitz zurückgedrückt wird. Dies bewirkt eine Unterbrechung der Abdichtung zwischen der Hochdruckscite und der Niederdruckaeite dea Kompressors, wenn der Flügel an de-r Berührungsoder Tangential3telle vorbeigeht, Ea kann sioh ein Rattern dadurch einstellen, daß die Schuhe von der Innenseite des Zylinders abgehoben werden und daß dann ein Kontakt zwischen den Schuhen und der Zylinderinnenseite wiederhergestellt wird, wenn der Flügel an der Tangential- oder Berülirungsatelle vorbeigeht. Der Druckaufbau in dem eingeschlossenen * und komprimierten Medium an der Berührungastelle kann auaserordentlich groß 3ein und dieser Druckaufbau kann dazu führen, daß der Wirkungsgrad des Kompressors abnimmt und daß ein übermäßig großer Verschleiß auftritt. Wenn der Flügel in den Flügelschlitz um eine ausreichende Strecke hineingedrückt ist, besteht die Möglichkeit, daß ein freigleitender Schuh seinen Kontakt mit dem Flügel verliert.

Diese Probleme wurden durch die bekannten Kompressoren bisher noch nicht gelöst. Ea wurde beispielsweise in der

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US-Patentschrift 569 350 vorgeschlagen, eine Rückdruckdichtung an der Berührungsatelle vorzusehen. Wenn jedoch der von einem Kompressor erzeugte Druck innerhalb eines Raumes im Zylinder hinter einem Dichtungsglied eingeschlossen und wirksam wird, so "wird dieses Dichtungsglied gegen den Rotor mit einem Druck angedrückt, der übermäßig groß sein kann und dadurch wird ein unerwünschter Verschleiß sowohl am Rotor ala auch an der Dichtung erzeugt.

Es ist ein Hauptziel der Erfindung, eine Lösung für das im Vorstehenden "beschriebene Problem durch die Schaffung einer ) Berührungs- oder langentialdiuhtung zu ermöglichen.

Der erfindungsgeraäße Kompressor entspricht im wesentlichen in vieler Hinaicht den bekannten Kompressoren, weist jedoch zusätzlich zu anderen neuen Merkmalen eine Berührungs- oder Tangentialdichtung auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform. umfaßt die Tangentialdichtung eine geradlinige Nut im inneren Umfang des Zylinders an der Berührungs- oder Tangentialatelle. Die Nut erstreckt sioh über die axiale Länge des Zylinders von Endkappe zu Endkappe. Ein geradliniges Dichtungaglied ist in dieser Nut angeordnet. Ein Aii3strö~ mungskanal erstreckt sich von der Hochdruckseite der Dichtung α zur Bodenwandung der Nut. Druckmittel, welche in die Dichtung zwischen dieser und der Nutenwandung eintritt, \virkt auf diese Weise zwischen der Rückseite der Dichtung und dem Boden der Nut, um das Dichtungaglied in Kontakt mit dem Rotor und den Flügeln an der Berührungastelle zu drücken, wodurch die Berührungaabdichtung aufrechterhalten wird. Ventilgesteuerte Aualaßkanäle erstrecken sich von der Bodenwandung der Nut aua zur Außenseite dea Zylinders, wodurch eine Verbindung mit dem Hochdruckauatrittsraum geschaffen wird. Dadurch ist es möglioh, daß ein übermäßig großer Druck aus der Dichtunganut abgelassen werden kann.

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E3 iat ein weiteres Ziel der Erfindung, einen verbesserten Drehflügelkompressor zu aohaffen«

Porner iat ea ein Ziel der Erfindung, einen Drehflügelkompreasor mit einer Dichtung an der Berührungastello zwischen dem Rotor und der Kammerwandung zu achaffen.

Weiterhin iat ea ein apeziellea Ziel der Erfindung, einen Drehflügelkompressor zu achaffen, der eine geradlinige Berührungsdichtung aufweiat, die in einer Nut an der Berühnmgsatelle zwischen dem Rotor und der V/andung des Zylinders angeordnet ist.

V/eiterhin iat ea Ziel der Erfindung, eine Berührungsdichtung für einen Drehflügelkompreasor zu achaffen, wobei die Dichtung eine geradlinige Hut aufv.-eiat, die einen geradlinigen Streifen aufnimmt, der von hinten mit Druck beaufachlagt iat und zwar in eine Kontaktanlage am äußeren Umfang des Rotora, wobei ein übermäßiger Druck zur Außenaeite der Komproasionskammer hin abgegeben wird.

Die Erfindung aoll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Piguren der Zeichnung erläutert werden. Ea zeigen:

Pig. 1 eine Schnittansicht dea Kompreaaora, genommen länga der Linie I-I der Pig* 12,

Pig. 2 eine Querachnittanaioht des Kompreaaora, genommen längs der Linie H-II der Pig. I,

Pig. 3 eine Teilachnittansicht, genommen länga der Linie IH-III der Pig. 2,

Pig. 4 eine Teilschnittanaicht, genommen länga der Linie IY-IV der Pig. 2,

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Fig, 5 eine Schnifctanaicht der in Fig. 4 dargestellten Dichtung,

Fig, 6 eine Schnittansicht, genommen länga der Linie VI-VI der Fig. 2,

Fig. 7 eine Sohnittanaicht, genommen Iäng3 der Linie VIII-VIII der Fig. 6,

Fig. 8 eine Draufaicht auf die erfindungagemäße geradlinige Berülirungsdiohtung,

Fig. 9 eine schematische Schnittanaicht der in Fig. 8 dargestellten Dichtung,

Fig.10 eine ähnliche Anaichi; wie Fig. 9» bei welcher der Schnitt an einer anderen Stelle genommen wurde,

Fig.11 eine Schnittanaicht einer Endplatte des Kompressors, genommen längs der Linie XI-XI der Fig. 1,

Fig.12 eine Endansicht de3 Kompressors,

Fig.13 eine Schnittanaicht, genommen längs der Linie XIII-XIlI der Fig. 12,

Fig.14 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungagemäßen Berührungsdichtung • und

Fig. 15 eine Draufsioht auf eine v/eitere Ausführung form einer Berührungadichtung.

Fig. 1 zeigt eine Längaachnittanaicht dea erfindungagemäßen Kompreasora. Der Kompreaaor 20 "weist ein Druolcaufnahmegehäuae 21 auf, welches becherförmig ausgebildet ist und am offenen linde mibtolo einer'Endplatte 22 ve rachlos-

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son ist, die am Gehäuse mittels einer Anzahl von in Umfangsrichtunß im Abstand voneinander angeordneten Schraubenbolzen 23 "befestigt ist. Eine innere Endplatte 24 ist im Gehäuse 21 im Abstand vom Boden 25 des Gehäuses angeordnet. Die Endplatte 24 ist an der Endplatte 22 mittels einer Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Schraubenbolzen 26 befestigt. Die Endplatten 22 und 24 sind im axialen Abstand voneinander angeordnet und v/eisen einen Durchmesser auf, der gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses 21 ist, so daß der Raum zwischen diesen Platten abgedichtet ist. Zwischen diesen Platten 22 und ist ein Kompressorzylinder 28 angeordnet, der einen Außendurchraesser 29 aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser 30 des becherförmigen Gehäuses 21 und dadurch wird ein ningraum 31 zwischen dem äußeren Umfang 29 des Zylindern 28 und dem inneren Umfang 30 des Gehäuses ausgebildet.

Der innere Durchmesser 32 des Zylinders 28 bestimmt die radial äußeren Grenzen der Kompressorkanuner 33» die zwischen den Endkappen 22 und 24 ausgebildet iat. Der Zylinder 28 ist konzentrisch im Gehäuse angeordnet und wird in seiner Lage zwischen don Endkappen 22 und 24 gehalten.

Eine Welle 35 erstreckt sich durch die Endplatte 22 hindurch in das Gehäuse 21 hinein. Diese Welle 35 ist gegenüber dem Gehäuse 21 und dem Zylinder 28 exzentrisch angeordnet. Eine exzentrisch angeordnete Aussparung 36 in der Endkappe 24 nimmt ein Wälzlager 37 auf, welches das innere Ende 38 der Welle 35 trägt.

Eine entsprechend angeordnete Aussparung 39 in der Außenseite der Endkappe 22 nimmt ein Wälzlager 40 auf, welches die andere Seite der Welle 35 trägt. Eine Veraohlußplatte 41 ist auf die Außenseite der Endkappe 22 aufgeschraubt, um die Aussparung 39 abzuschließen. Die Verachlußplatte

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trägt eine Wellendichtung 42, die die Aussparung 39 gegon die TJmgebungsatmosphäre abdichtet und dieae Dichtung liegt gegen einen radialen Anschlag 43 der Welle an.

D».a Ende 46 der Welle 35» welches sich aus dem Kompressor 20 herauserstreckt, kann von außen her angetrieben werden.

Eine Rotorscheibe 47 ist an der Welle 35 im Raum zwischen den Endplatten 22 und 24 gelagert. Der Rotor 47 ist eine' kreisförmige Scheibe, die einen Radius aufweist, der gleich dein kürzesten Abstand zwisohen der Wellenmittellinie und dem inneren Umfang 32 des Kammersylinders 28 ist. Durch die exzentrische lagerung der Welle im Zylinder berührt der Rotor die Zylinderwandung an der Stelle, an der der Abstand zwischen der Y/ellenmittellinie und dem inneren Umfang 32 der Zylinderwandung der kleinste ist. Diese Stelle ist als Tangentialpunkt 50 oder Berührungsstolle bekannt.

Wie Fig. 2 aeigt, weist der Rotor 47 eine Anzahl von blinden Schlitzen auf, die sich in den Rotor hineinerstrecken und die in Umfangsrichtung im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Schlitze 51 erstrecken sich über die Länge des Rotors 57 und enden an einer Stelle 52 im Abstand vom Mittelpunkt des Rotors. Flügel 53 werden gleitbar von den Schlitzen 51 aufgenommen und die äußeren Enden 54 der Flügel sind derart geformt, daß diese Gleitschuhe 55 aufnehmen können. Die Gleitschuhe können frei an den Enden der Flügel angeordnet 3ein oder kennen an diesen Enden befestigt sein. Die äußeren Oberflächen der Schuhe 56 gleiten an der Innenwandung 32 der Zylinderwand und stehen mit dieser in Dichtungsanlage.

Beimdargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Schlitze 51 vorgesehen, und da sie im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind, sind sie um den Rotor herum diametral ge~

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g^niiberliegend angeordnet. Bohrungen 60 erstrecken sich durch den Rotor 47 und die Welle 35 und zwar von den Böden ?2 diametral gegenüberliegender Schlitze 51 aus. Zapfen 61 sind in diesen Bohrungen 60 angeordnet und in den Blindbohrungen 62 in den Böden der einander gegenüberliegenden Flügel 53. Diese Zapfen 61 sind von Schraubenfedern 63 umgaben, die mit den Zapfen zusammenarbeiten, um die einander gegenüberliegenden Flügel ,-wie eine Einheit zu bewegen, so daß, wenn ein Flügel in seine !Tut um eine gegebene Strecke hineingedrückt v/ird, der diametral gegenüberliegende Flügel aus seinem Schlitz um eine gleiche Strecke hinausgedrückt wird» Durch die exzentrische Anordnung des Rotors innerhalb des Zylinders werden auf diese Weise gegenüberliegende Flügel in Gleitanlage gegen die Zylinderwandung aneinander gegenüberliegenden Stellen angedrückt. Damit sich die Bohrungen 60 nicht schneiden, sind die Bohrungen von nicht diametral gegenüberliegenden Sätzen von Schlitzen 51 gegeneinander versetzt, wie es am besten aus Fig.l zu erkennen ist.

Es ist zu erkennen, daß die Flügel 53 den Raum innerhalb de3 Zylinders 28, der nicht vom Rotor 47 ausgefüllt wird, in vier Quadranten unterteilen. Wenn sich der Rotor bewegt, wird die Quadrantenstellung wie deren Volumen geändert. Die Quadranten sind der Raum zwischen benachbarten Flügeln und zwischen dem äußeren Umfang des Rotors und dem inneren Urcfang der Zylinderwandung. Der Raum zwischen dem Rotor und der Zylinderwandung verändert sich von der Berührungsstelle, wo dieser Raum sich dem Wert Null nähert, bis zur Stelle, die dieser Berührungsstelle diametral gegenüberliegt. An dieser Stelle ist der Rauminhalt am größten. Die Quadrantengröße nimnt von dem Zeitpunkt aus zu, zu dem der vordere Quadrantenschuh die Berührungsstelle überschreitet, bis der Quadrant das größte Volumen erreioht, wenn die

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Mitte dea Quadranten diametral dar Berührungr: stelle gegenüberliegt. Danach vermindert sich der Volumeninhalt dea Quadranten, wenn der Quadrant sich zur Berührungs- oder Tangentialatelle hin bewegt, 'Dadurch wird fluides Medium, v/olchea in diesem Quadranten eingeschlossen ist, komprimiert« Dies führt zu einem Druckanstieg von der Fiedordruokcjeite dea Zylinders ztir Jlochdruckaeite. Die Niederdruckseite liegt in Drehrichtung dea Rotors stromab von der Berührungosteile und die Hochdruckseite liegt stromauf von der Berührungaatelle. Dadurch, daß man einen Einlaß in der iTiederdruckseite anbringt und einem Auslaß in der Hoohdruckseitej wird eine Kompressorpumpe geschaffen.

Wie Fig. 2 zeigt, weist der Zylinder 28 zwei flache Ansätze 60 und 61 und zwar am Außenumfang auf« Dieae Ansätze aind an der Hochdruckseite dea Zylinders vorgesehen und sind in ümfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet. Der Anaatz 60 hat eine Bohrung 62, die in Ümfangsrichtung im kurzen Abstand atroziab von der Berührungsstelle 50 angeordnet ist. Die Bohrung 62 bildet einen Hochdruckau3laß zur Außenseite dea Zylinders 28 hin.

Wie Pig» 3 zeigt, sind vorzugsweise drei Bohrungen 62a, 62b und 62c vorgesehen, die axial miteinander fluchten« Die Bohrungen aind durch ein dreifingerigea Blattventil 64 verachlosaen. Die Enden der "Finger 64a, 64b und 64c liegen über den Aualaßöffnungen 62, v/ährend der Verbindtmgsab3chnitt 65 dea Blattventils am Anaatz 60 befestigt iat und dadurch wird eine freitragende Halterung des Blattventilea geschaffen. Ein Anschlag 66 verhindert eine vollatändige3 Öffnungsbewegung der Finger, so daß ein schnellea Ansprechen beim Schließen möglich ist. Ein Spülschlitz vermindert den Druck unterhalb der Ventilfinger, um die Schließcharakteriwtiken zu verbessern. Wenn der Druck in dem Quadranten _f da ν mit den Bohrungen 62 in Verbindung

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ateht, größer i3t ala der Druck außerhalb dea Zylinders und zwar um eine Größe, die ausreicht, um das Blattventil zu überwinden, werden die Auelaßöffnungen geöffnet und das Innere dea Zylinders wird mit der Außenseite dea Zylinders verbunden.

Wenn der nachlaufende Flügel des Zylinders an der Öffnung 62 vorbeigeht, fällt der Druck innerhalb dea Zylinders an dar Stelle der Auslaßöffming auf den Y/ert dea Druckes im nachfolgenden Quadranten ab. Y/enn dieser Druck geringer ist als der Druck außerhalb der Auslaßöffnungen, so achließt aich dan Ventil 62 und dadurch wird eine Rückströmung von Druckmittel in den Kompressorabschnitt innerhalb dea Zylinders verhindert.

Der Anaatz 61 weist eine Anzahl Bohrungen 65 auf, die aich du-cch diesen Ansatz hindurcheretreoken und die in daa Innere de3 Zylinders auf der Hochdruckseite münden und zwar an einer Stell«, die im Abstand von der Berührung33telle 50 angeordnet lot« Die Öffnungen 65 aind von einem Blattventil 66 verschlossen und dienen ala Spülöffnungen beim Beginn des Betriebes. Wenn der Kompressor abgeschaltet ist, kann sich eine große Menge von Schmiermitteln und Kühlmitte 3.n auf der Hochdruckseite dea Kompressors anaammeln. Während dieser Betriebsperiode herrscht kein Druck im Gehäuse 21 außerhalb dea Zylinders oder nur ein geringer Druck, so daß der Außendruck, der gegen das Blattventil 66 einwirkt, gering ist. Ein Versuch, das fluide Medium im Kompressor bei 'Beginn des Betriebes zu komprimieren, kann zu einer schweren Antriebsbelastung für den Antrieb führen. In dieser Betricbaphase öffnet aich das Ventil 66 und ermöglicht eine Entleerung des Inneren des Zylinders bei einem gerin~ geren Druck ala dem, der beim Auslaß 62 herrscht. Dies ermöglicht, daß der Kompressor betrieben werden kann, ohne vollständig das Schmiermittel und das Kühlmittel zu korn-

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primieren, "Welches sich während der Abschaltseit angeaaEimelt hat. Dadurch kann der Kompressor seine Betriebsdrehzahlen erreichen, ohne daß eine außerordentlich große Etartantriebsleistung erforderlich ist. Während des normalen Betriebes ist der Druck außerhalb den Blattventilcs größer als der Druck in dem Quadranten, in dem die Öffnungen 65 münden und dadurch wird das Ventil in einer geschlossenen lage gehalten.

Wie die 3?ig. 1 und 2 zeigen, verbinden die Bohrungen 62 und 65 daa Innere des Zylinders 28 mit dem Innenraum des Gehäuses 21 im Ringraum 31 und zwar radial außerhalb von der Außenseite des Zylinders. Dieser Raum ist an einem Ende des Gehäuses durch die Endplatte 22 abgesperrt, die Umfangsdichtungen 70 s.ufweist. Dadurch wird der Druck innerhalb dea Gehäuses 21 aufrechterhalten.

Die innere Endplatte 24 weist axiale Öffnungen 71 auf, die das Druckmittel aus dem Raum 31 durch die Endplatte hindurch herauslassen. Ein Gehäuseabschnitt 72 trennt den Raum 31 von einer Kammer 73 am Boden des becherförmigen Gehäuses ab. Ein Trennring 74 iat zwischen den Kammern 31 und 73 vorgesehen und wird in 3einer Lage zwischen der inneren Endplatte 24 und dem Gehäuseabschnitt 72 festgehalten.

Während des Betriebes des Kompressors ist ein geringer Druckunterschied zwischen dem Raum 71 und dem Raum 73 vorhanden. Dieser Druckunterschied drückt das Gemisch von Kühlmittel und Schmiermittel, welches in Teilchenform suspendiert ist, aus der Kammer 31 durch die Öffnung 71 in den Ringraum 75 hinein, der den Ring 74 umgibt. Das Kühlmittel und da3 Schmiermittel gelangt dann durch die Ringanordnung 74 hindurch in die Kammer 73. Die Ringanordnung 74 besteht aus einem geeigneten porösen Material, welches die Eigenschaften hat, daß feine Schmiermittel-

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teilchen, die im Kühlmittel diapergiert sind, sich sammeln und in Tropfenform austreten. Die Sohmiermittelteilchen sind ausreichend schwer, um aus dem Kühlmittelstrom auszufallen und sioh auf den Boden der Kammer 73 zn bewegen, wo diese Schmiermittelteilchen in einem Schmiermittelbehälter gesammelt v/erden. Hierdurch wird die Menge des Schmiermittels verringert, die durch die Klimaanlage hindurchbewegt wird. Ein Ventilauslaß 78 steht mit dem Raum 73 in Verbindung und bildet den letzten Auslaß des Kompressors,

Sin mit einem Ventil versehener Einlaß 79 ist ebenfalls am Kompressor vorgesehen. Der Einlaß steht in Verbindung ait einer Bohrung 80 (Mg. 11) in der Endplatte 22. Die Bohrung 80 ist auf einer Seite der Endplatte 22 angeordnet, die der Miederdruck3eite der Kompressionskammer entspricht. Die Bohrung 80 3teht mit einer nierenfÖrmigen Öffnung 81 in Verbindung, die in da3 Innere des Zylinders auf der Niederdruckseite mündet. Ein Rückschlagventil 82 ist im Einlaß 79 vorgesehen, um eine Rückströmung des Druckmittels aus dem Kompressorzylinder durch die Öffnung 81 hindurch und aus dem Kompressor heraus zu verhindern. Dies ermöglicht ein Abschalten des Kompressors mit einer minimalen entgegengesetzten Drehung des Rotors.

Die Schmierung des Wälzlagers 40 erfolgt über einen Schmierkanal 85, der sich aus dem Raum 39 durch die Endplatte 22 hindurcherstreckt, wo er mit einem Kanal 86 durch den Zylinder 28 hindurch in Verbindung steht. Der Kanal 86 steht mit einem Kanal 87 in Verbindung, der im Schmiermittelbehälter am Boden des Raumes 73 endet. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungaform ist der Kompressor derart gestaltet, daß sich der Einlaß 79 quer vom Bodenbereich des Kompressors fort erstreckt. Die Kanäle 85, 86 und 87 sind in der ITahe dieses Abschnittes des Kompressors angeordnet. Bei anderen AusfUhrungsformen des Kompressors, die mit einem anderen Bauteil am Boden ausgestattet werden können,

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sind die Kanäle in Uiafangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet, so daß der Kanal 87 dauernd in den Bodenabachnitt des Raumea 73 hineinmündet. Wegen dea Druckunterschiedes zwischen dem Raum 73 und dem Raum 89 wird Druckmittel durch den Kanal 87» 86 und 85 in den Raum 39 hineingedrückt, wo er zur Schmierung der Lagerbaugruppe 40 dient. Ein Teil des Druckmittels gelangt auch in die Schlitze 51 und durch dieae Schlitze hindurch, um daa lager 37 sowie die Schlitze und Flügel zu schmieren« Ein Teil dea Druckmittels, welches im Kühlmittelstrom enthalten iat, dient zui' Schmierung des Kompressionskammerinnenrauma, während andere Teile des Druckmittels dazu dienen, den Kontakfbei'eich zwischen dem Rotor und den Endplatten zu schmieren, '

Wenn sich ein Flügel der Auslaßöffnung 63 nähert, so erreicht daa fluide Medium im Quadranten unmittelbar vor diesem Flügel den größten Kompressionszustand. Nachdem der Flügelschuh an der Auslaßöffnung 62 vorbeigegangen iat, vorbleibt eine geringe Menge an Schmiermittel und fluidem Medium in diesem Quadranten vor dem Schuh. Ea werden ausserordentlich hohe Drucke entwickelt, wenn sich der Schuh der Berührungsstelle nähert. Diese Drucke wurden bisher dadurch entspannt, daß der Flügel in den entsprechenden Schlitz hineingedrückt wurde. Das hatte zur Folge, daß sich der Schuh von der Zylindern andung abhob, bis der Schuh den Berührungspunkt oder die Berührungsstelle passiert hatte, Danach kehrte der Schuh im Fall des Fehlens eines Gegendruckes, wenn der Schuh in die Mederdruckaeite des Zylindera eintrat, in seine Anlage gegen die Zylinderwandun# zurück. Dies führt zu einer Pumpbewegung dea Flügels und zwar durch eine Verschiebung des Flügels und des Schuha nach innen und durch eine Rückführung in die Kontaktlage an der Zylinderwandung. Die Durchführung einer Entspannung durch einen geringen Zwischenraum zwischen dem Rotor und dem Zylinder an der Berührungsatelle vermindert den Wir-

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kungagrad des Kompressors und ermöglicht eine beträchtliche Erosion der Zylinderwandung durch das Hocbdruckmittel.

Erfindungagemäß iat eine Dichtung an der Berührungalinie vorgesehen, v/elche den Kontakt zviiachen dem Rotor, den Schuhen und dem Zylinder aufrechterhält, v.'obei gleichzeitig ein Austreten der eingeaohloaaenen fluiden Mittel ermöglicht wird.

Dieao Dichtung besteht aua einer geradlinigen Nut 100 in der inneren Umfangswandung dea Zylindera. Diese Nut 100 erstreckt oioh von der Endplatte 22 tiia zur Endplatte 24. J AbIaßöffnungen 101 eratrecken aioh von der Bodenwandung 102 zur Außenseite dea Zylindera, Die geradlinige Nut ist an der Berührur-gs- oder Tangentiallinie öea Rotors und dea Zylindera 28 angeordnet. Wie Pig. 5 seigt, aind vorzugsweise zwei Ablaß öffnungen 101 vorgeaehen und diese Ablaßöffnungen aind in der Nähe einea jeden Endee der NUt

100 angeordnet. Dieae Ablaßöffnungen 101 v/erden durch ein Doppelblattventil 105 verachloaaen, v/elches an der Außenseite de3 Zylinders mittela einer Schraube 104 befestigt iat. Ein Zapfen 105 verhindert eine Drehung dea Blattventilea 103. Die Anordnung der Ablaßöffnungen 101 ermöglicht einen Austritt von Druckmittel aua der Nut 100. Dadurch v/ird die Kraft eingestellt und überwacht, die gegen die ' innere Dichtung auegeübt wird. Eine Bemeaaung der Öffnungen

101 in Bezug auf die Abmessungen dea Auslaaaea und eine Bemc-aaung der Strömungawege in die Nut und doa Widerstandes «Iss Yentilea 103 ermöglichen die Aufrechterhaltung eines gewünsohten Druckpegela in der Nut derart, daß ein überachüsaiger Druck abgelaaaen werden kann. Ea ist ein Merkmal der Erfindung, daß der überschüssige Druck in den gleichen Raum hinein abgelassen v?ird, in dem das komprimierte Medium aus dein Auslaß eingegeben wird. Es entsteht also kein Yer-

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lust am Kompresscrwirkungsgrad, wie es der Fall wäre, wenn die AT)IaßÖffnungen 101 außerhalb des Systems münden würden.

Ein geradliniges Diohtungaglied 106 wird von der Hut 100 aufgenommen und wirkt alo Kontaktdichtungsglied.

Das Dichtungsglied 106 iat derart "bemessen, daß es im wesentlichen die Hut 100 füllt. Die Außenseite 108 des Dichtungagliedes 106 liegt gegen die Rückwandung 102 der Nut an, •während die Rückseite 109 und die Vorderseite 110 des Dichtungsgliedes sich in Kontakt mit der Hinterwandung 111 und der Yorderwandung 112 der Hut 100 "befinden* Die Innenseite 113 des Dichtungsgliedes 106 ist vorzugsweise etwas von der Vorderseite 110 zur Hinteraeite 110 nach oben ansteigend geneigt. Die Tiefe des Gliedes 106 ist so bemessen, daß die nach vorn v/eisenden Kante 114 etwas unterhalb der Innenseite des Zylinders 28 liegt, während die hintere Kante 115 etwas oberhalb der Innenwandung der Kammer liegt. Wenn der Schuh 55 irgendeines gegebenen Flügels über die Dichtung hinweg gleitet, so v/irkt diesem Schuh kein Anschlag entgegen, der durch die Vorderkante 114 des Dichtungsgliedes gebildet sein könnte oder duroh die Kante an der Schnittstelle der Hinterwandung 111 der Nut und der Innenwandung des Zylinders. Die Abmessungen sind gering, um ein Schlagen zu verhindern, welches erzeugt v/erden könnte, wenn der Schuh in die Nut hineinschlagen kann oder von der Dichtung herunter schlagen könnte. Dadurch, daß die Höhenabmesaungen gegenüber der Fläche des Schuhes klein gehalten werden, wird ein glatter Übergang erreicht.

Damit der Kompressor mit maximalem Wirkungsgrad arbeiten kann, ist ea erforderlich, eine wirksame Abdichtung an der Berührungslinie zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite aufrechtzuerhalten. Normalerweise ist es während des Betriebes schwierig, eine derartige Abdichtung aufrechtzuerhalten. Durch die Erfindung wird eine Druckbeaufschla-

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gung für das 'Dichtungsglied 106 geschaffen, die dieses Dichtungaglied in Gleitkontakt am äußeren Umfang des Rotorf? hält. Bei der in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellten bevorzugten Ausführung3form der Erfindung weist das Dichtungsglied 106 eine Anzahl Aussparungen oder Nuten 120 in der Vorderseite 110 auf. Diese Nuten stehen mit Aussparungen oder Nuten 121 in der Unterseite des Diohtungsgliedes 106 in Verbindung, Die Nuten 120 sind sur Hochdruokseite des Zylinderinnenraumes der Dichtung hin geöffnet, so daß Druckmittel im Zylinder zwischen der AuS₇ laßöffnung 62 und dem Dichtungsglied 101 dem Boden der Nut 100 im Bereioh der Nuten 121 zugeleitet wird, wo dieses fluide Medium zwischen der Bodenwandung 108 der Nut 100 und dem Boden der Nut 121 wirksam wird, um das Dichtungsglied 106 gegen den Rotor 47 anzupressen. Dadurch wird der Kontakt zwischen dem Diohtungsglied 106 unddem Rotor aufrechterhalten.

Wenn der nachlaufende Schuh irgendeines gegebenen Quadranten an der Auslaßöffnung 62 vorbeigeht und sich der abgedichteten Berührungslinie nähert, wird das fluide Medium, welches vor diesem Schuh eingeschlossen ist, in hohem Maße komprimiert. Bei der bevorzugten Ausführungsform stehen .einige der Nuten 121, die mit der Nut 100 verbünden sind, mit der Außenseite des Zylinders über das'Blattventil 103 in Verbindung. Dadurch wird ein Austrittsweg für die eingeschlossenen fluiden Medien gesohaffen, wobei der Druck dieser fluiden Medien, der größer sein kann als der Druck im Raum 31, der den Zylinder umgibt, die Vorspannung des Ventils 103 überwinden kann, so daß eine Ausströmung durch die Öffnungen 101 erfolgt. Bei einer Ausführungsform kann eine Anzahl von längsnuten 125 in der Außenseite 108 des Diohtungsgliedes 106 vorgesehen sein, um jede der Nuten 121 zu verbinden. Auf diese Weise wird

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daa fluide Medium in allen Nuten mit den Öffnungen 101 verbunden« Alternativ kann, wie die Fig. 8 und 10 zeigen, der Raum zwischen den Nuten 120 und 121 vollständig vom Dichtungsglied 106 ausgefüllt werden.

Die Fig. 14 und 15 zeigen eine weitere Ausführungsform des Dlchtungsgliedea. Bei dieser Ausführungsform weist der Dichtungsstreifen 120 eine Anzahl vorspringende Köpfe 131 an der Außenseite 132 auf. Diese Köpfe ^!legen sich gegen die Rückwandung 108 der Hut 100 an. Dadurch wird ein gröaserer Raum zwischen der Außenseite 132 und der Rückwandung der Hut gebildet, und in diesen Raum kann der Druok des eingeschlosaenen fluiden Mediums wirksam werden.

Die Anordnung einer Tangential- oder Berührungsdichtung hält an der Stelle der Berührung zwischen dem Rotor und dem Zylinder die Dichtung aufrecht, und zwar auch dann, wenn thermische Ausdehnungen einen Spalt an dieser Stelle erzeugen wurden. Durch die Abzugshphrungen 101 ist es möglich, den Berührungskontakt aufrechtzuerhalten, ohne daß übermäßig starke Kräfte zwischen dem Dichtungsglied und dem Rotor wirksam sind, die sonst eine größere Antriebsleistung erforderlich machen und die sonst auch zu einem gröOeren Verschleiß beitragen.

Ea ist zu erkennen, daß durch die Erfindung ein verbesserter Drehflügelkompressor geschaffen wird, der eine Dichtung an der Berührungalinie zwiachen dem die Flügel tragenden Rotor und der-Innenwandung des Kompressorzylinders aufweist. Diese Dichtung spricht auf Druck an und bei einer bevorzugten Ausführungsform weist dieae Diohtung ein geradliniges Dichtungsglied auf, welches in einer Hut in der Zylinderwandung angeordnet iat. Dieses Diohtungaglied weiat auagesparte Bereiche auf, die '3 ei^oglichen, daß daa fluide Medium hin-

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ORlGtNAL, !MSPEOTED

ter da3 Dichtungsglied in die Hut hineinströmt und dadurch das Dichtungsglied gegen den Rotor drückt. Öffnungen verbinden den Boden der !Tut mi± der Außenseite des Zylinders und zwar an einer Stelle, an der der Auslaßdruck des Kompressors herrscht, wodurch ein Au3trittsweg für das fluide Medium geschaffen wird, welches zwischen der Auslaßöffnung des Zylinders und der Berührungslinie eingeschlossen ist.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf spezielle Au8-führungsformen beschrieben und es sei bemerkt, daß Abänderungen im Rahmen der Erfindung liegen.

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Claims

Paten tans ρ r ti c h e

[ 1.jDrehflügelkompressor mit einem Rotor,der Flügel trägt ^ und der exzentrisch innerhalb eines Druckzylinders angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtimg an dar Berührung3linie zwi3ohen dem Rotor und dem Zylinder angeordnet ist, daß dio Rückseite der Dichtung durch Druck beaufschlagt ist, so daß diese Dichtung gegen den Rotor hin vorgespannt ist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um den Druck auf der Rückseite der Dichtung zur Außenseite des Druckzylinders hin abzulassen.

2. Drehflügelkompreseor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pachtung ein geradliniger Streifen ist, der in einer Hut in der Sylinderwandung an der Berührungslinie aufgenommen ist, daß dieser Streifen Kanäle aufv/eist, die eine Verbindung zwischen der Hochdruckseite des Kompressox""s und Bereichen zwischen den Dichtungsstreifen und dem Boden der Hut herstellen, so daß der Streifen geßen den Rotor hin durch Druck beaufschlagt ist.

3. Drehflügelkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßeinrichtungen Kanäle sind, die die Hut mit der Außenseite des Zylinders verbinden.

4. Kompressor, gekennzeichnet durch ein becherartiges Gehäuse, eine erste Endplatte, die das Gehäuse abschließt, einen Zylinder, der in diesem Gehäuse angeordnet ist und einen äußeren Durchmesser aufv/eist, der kleiner ist als der innere Durchmesser des Gehäuses, wobei ein Ende des Zylinders durch eine erste Endplatte geschlossen ist und wobei das andere Ende des Zylinders durch eine zweite Endplatte geschlossen ist und wobei die zweite Endplatte innerhalb des Gehäuses im Abstand vom Boden des Gehäuses angeordnet ist,

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einen Rotnr, der von diesen Endplatten getragen wird, ■wobei dieser Rotor innerhalb des Gehäuses exzentrisch angeordnet ist und einen Durchmesser aufweist, der ausreicht, um einen Berührungskontakt mit dem inneren Durchmesser des Zylinders längs einer Linie an einer Stelle des inneren Zylinderumfangs herzustellen, eine Anzahl von radial gleitbaren Flügeln, die in Schlitzen im Rotor angeordnet sind, wobei die Flügel derart dimensioniert sind, daß diese gegen den inneren Umfang des Zylinders anliegen und v/obei der Rotor und die Flügel innerhalb des Zylinders drehbar sind, eine Nut in der Innenwandung des Zylinders zwischen den Endplatten und der Berührungslinie, ein langgestrecktes Dichtungsglied, welches in dieser Nut aufge- ." nommen ist und eine Grenzfläche aufweist, die gegen den Rotor längs dieser Berührungslinie anliegt und die wirksam ist, um den Zylinder in einen Hochdruckabschnitt und einen lliederdruckabachnitt zu unterteilen, einen Auslaß aus dem Zylinder, der im Abstand von der Kontaktlinie auf dor Hochdruckseite angeordnet ist, einen Einlaß in den Zylinder von außen her, der mit dem Inneren des Zylinders " auf der Niederdruckseite dieser Berührungslinie in Verbindung steht, wobei Mittel vorgesehen sind, die den Druck, der innerhalb des Zylinders erzeugt wird, verwenden, um das Dichtungsglied gegen den Rotor vorzuspannen und wobei ferner Mittel vorgesehen sind, mit denen der Druck in der Nut zur Außenseite des Zylinders hin abgelassen wird.

Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel Kanäle aufweisen, die den Boden der Nut mit der Hochdruckseite des Zylinders verbinden, so daß komprimiertes fluides Medium auf der Hochdruckseite des Zylinders in einen Raum zwisohen dem Boden der Nut und dem Dichtungsglied eingeführt wird, um das Dichtungsglied vom Boden der Nut weg vorzuspannen.

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β, Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel Kanäle umfassen, die den Boden der !Tut mit der Außenseite des Zylindera verbinden, ao daß komprimiertes fluides Medium, das aus dem Zylinder durch die Kanäle hindurch gebracht wird, mit komprimiertem fluidem Medium gemischt'v/erden kann, welches aus der Austrittsöffnung in der Austrittsseite des Kompressors austritt»

7. Kompressor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle aus der Nut zur Außenseite des Zylinders hin mittels eines Rücksohlagventiles absperrbar sind, welches eine Rückströmung von der Außenseite des Zylinders zur , ■ flut hin verhindern.

O. Tangential- oder Berührungsdichtung für einen Drehflügelkompressor, der einen exzentrischen Rotor aufweist, v/elcher in einen Zylinder zwischen Endplatten angeordnet ist, wobei der Rotor normalerweise tangential zum inneren Umfang des Zylinders längs einer Linie angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Nut in der Innenwandung des Zylinders längs der Tangential- oder Berührungslinie, ein langgestrecktes Dichtungsglied, welches von dieser JJut aufgenommen wird, Mittel, die den Druck verwenden, der durch den Kompressor erzeugt wird, um diesen Dichtungsstreifen vom Boden der Hut weg zum Rotor hin zu drücken, wobei diese Mittel Räume zwischen dem Boden der Nut und einer gegenüberliegenden Seite des Streifens umfassen und zusätzliche Kanäle zwischen diesen· Räumen und der Hochdruckseite des Kompressors,

9« tangential- oder Berührungsdichtung für einen Drehflügelkompressor, der einen Rotor aufweist, v/elcher exzentrisch innerhalb eines Zylinders mit geschlossenen Enden angeordnet ist., wofrii ?~^:eaer Rotor nach innen und nach außen gleitende GIi'der aufweist, deren Enden die Zylinderwandung

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ORDINAL INSPECTED

"berühren und wobei der Rotor normalervieise zur Zylinderwarning länge einer Berührungslinie tangential angeordnet ist, v/obei diese Berührungs- oder langentiallinie den Zylinder in eine Hochdruckseite und eine Hiederdruckseite unterteilt, gekernzeichnet durch einen ausgesparten Bereich in der ZylincJerwandung länge dieser Linie, ein Dichtunggglied, welches in diesem ausgesparten Bereich angeordnet iat, wobei das Dichtungsglied in dieaem ausgesparten Bereich "beweglich ist, Einrichtungen, die dieses Dichtungsglied im Abstand von Boden des ausgesparten Bereiches halten, Kanäle, die die Hochdruckseite mit den Teilen des Bodens des ausgesparten Bereiches und den Abschnitten des Diohtungsgliedes verbinden, um das Dichtungsglied vom · Boden fort entsprechend dem Druok des fluiden Mediums zwischen der Dichtung und dem Boden zu drücken, wobei zweite Kanäle vorgesehen sind, die die Außenseite des Zylinders mit dem ausgesparten Bereich verbinden, um einen Auslaßkanal aus dem Zylinder für das unter Druck stehende fluide Medium in dem ausgesparten Bereich zu schaffen, wobei ein Rückschlagventil in diesem Kanal vorgesehen ist, welches eine Rückstreuung in diesen ausgesparten Bereich verhindert.

10. Dichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der ausgesparte Bereich eine geradlinige Hut in der Zylinderwandung ist, die sich über die Länge der Berührungslinie erstreckt und in tjmfangsrichtung um eine kurze Strecke von jeder Seite dieser Berührungslinie fort, wobei das Diohtungsglied ein im wesentlichen geradliniger Streifen ist, der von dieser Nut aufgenommen wird und eine Vorderseite hat, die gegen die Hochdruckseitenwandung der Nut aufweist und eine Hinterseite, die gegen die Niederdruckaeitenwandung der Nut aufweist, wobei eine Außenseite gegen den Boden der Nut anliegt und wobei der Kanal Nuten in der Vorderseite aufweist«

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11. Dichtung nach' Anspruch lö, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Abschnitt der Dichtung Uuten in der Außenseite aufvJeiöt.

12. Dichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite eine Siefe aufweist, die geringer ist als die Tiefe der Nut_# so daß die Vorderkante normalerweise innerhalb der Nut liegt und daß die Hinterkante eine liefe hat, die großer ist als die liefe der !Tut, so daß die Hinterkante normalerweise sich radial aua der Nut heraua erstreckt.

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