DE2223156A1

DE2223156A1 - Fluegelzellenverdichter

Info

Publication number: DE2223156A1
Application number: DE19722223156
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Adalbert; Juergen Hess; Ernst Dipl Ing Linder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-05-12
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1973-11-29
Also published as: US3852003A; DE2223156C2; JPS4949207A; JPS5828434B2

Description

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19.^.1972 Vo/Kf

_R#878

Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Flügelzellenverdichter

Die.Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter mit einem in einer Gehäuseausnehmung drehbar angeordneten , angetriebenen Rotor, dessen Stirnwände mit Soiel die seitlichen Begrenzungswände der Gehäuseausnehmung (fast) berühren und in welchem Rotor in etwa radialen Schlitzen Flügel geführt sind, die den zwischen der zylindrischen Innenwand der Gehäuseausnehmung,und der Mantelfläche des Rotors gebildeten Arbeitsraum in einzelne Zellen aufteilen, wobei an den seitlichen Begrenzungswänden zugeführtes, unter dem Auslaßdruck des Verdichters stehendes öl als Dichtmittel verwandt wird.

Aus der US-PS 2 654 532 ist bereits ein als Flügelzellenmaschine ausgebildeter Rotationskompress'or bekannt, bei dem unter dem Auslaßdruck stehendes Öl als Dichtrtittel verwendet wird. Das

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aus einem druckseitig angeordneten Vorratsbehälter kommende Öl gelangt über ein vom Auslaßdruck des Kompressors betätigtes Ventil zu einem vor einer Stirnseite der Rotorwelle gelegenen Raum. Von dort gelangt das öl durch die infolge des Lagerspiels gebildeten Spalte an der Welle entlang zu den Stirnseiten des Rotors, wo es zur Abdichtung benötigt wird. Da besondere ölführungskanale nicht vorgesehen sind, gelangt das öl auf mehr oder minder unkontrollierbare Weise zu seinem Anwendungsort.

Dieser bekannte Verdichter hat den Nachteil, daß die zum Abdichten des Verdichters verwendete ölinenge nicht optimal eingesetzt wird, da öl auch zu Stellen gelangt wird, wo es zur Abdichtung nicht unbedingt notx^endig ist. Um an den für eine ausreichende Abdichtung erforderlichen Stellen eine genügende ölmenge zur Verfügung zu haben, ist ein verhältnismäßig großer ölstrom über den beschriebenen Weg an der Rotorwelle entlang notwendig. Allerdings läßt sich hierbei nicht verhindern, daß diese größeren ölmengen in unerwünschter' Weise auch TrPdie Forderzelieh einströmen. Dadurch wird letztlich der zum Verdichten zur Verfügung stehende Raum verkleinert, wodurch der Liefergrad des Verdichters verschlechtert wird.

Es ist außerdem aus der US-PS 1 776 921 ein als Flügelzellenmaschine ausgebildeter Rotationskonnressor bekannt, bei dem ebenfalls öl, das unter dem Auslaßdruck des Verdichters steht, als Dicht- und Schmiermittel verwendet wird. Bei diesem Verdichter gelangt öl aus einem druckseitig angeordneten Vorratsbehälter über eine in der Welle angeordnete zentrale Bohrung zu den unter den Flügeln befindlichen Räumen in den Schlitzen. Hier dient das öl einerseits zum Andrücken der Flügel an die Innenwand des Arbeitsraunes, andererseits dichtet und schmiert es die in den Schlitzen geführten Flügel. Die bei der zuerst beschriebenen Maschine auftretenden Nachteile sind auch bei diesem Verdichter gegeben. t

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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Flügelzellenverdichter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die zur Abdichtung benötigte ölmenge optimal eingesetzt wird* wodurch sich diese ölmenge äußerst klein halten läßt.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das öl über mindestens eine in jeder der seitlichen Begrenzungswände mündende Ausnehmung in den zwischen Rotorstirnwand und Begrenzungswand befindlichen Spalt gedrückt wird.

Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, wenn die Ausnehmung eine länglich runde, vorzugsweise nierenähnliche Form hat, deren radiale 'Erstreckung geringer als in Drehrichtung des Rotors ist und wenn der Abstand zwischen der - radial gesehen äußeren Begrenzungskante der 'Ausnehmung und dem dem Rotordurchmesser entsprechenden Kreis auf der Begrenzungswand etwa 2 bis 5 mm beträgt.

Es ist weiterhin sehr vorteilhaft, wenn etwa zwei Drittel der Fläche der Ausnehmung auf der dem Arbeitsraum mit dem jeweils höheren und etwa ein Drittel der Fläche auf der dem Arbeitsraum mit dem jeweils niedrigeren Druck zugewandten Seite einer Ebene liegt, die von der Rotorachse und der Mantellinie des Rotors aufgespannt werden, die jeweils in dichtender Berührung der Innenwand der Gehäuseausnehmung sich befindet.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter nach I-I in Fig. 2 und in Fig. 2 einen Querschnitt nach II-II in Fig. 1. .

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Der dargestellte Flügelzellenverdichter hat ein Gehäuse, das im wesentlichen aus drei Teilen aufgebaut ist: einem linken Stirndeckel 1, einem rechten Stirndeckel 2 und einem Gehäusemittelteil 3. Im Gehäusemittelteil 3 ist.eine zylindrische Gehäuseausnehmung 4 angeordnet, deren axiale, seitliche Begrenzungswände von den Stirndeckeln 1, 2 gebildet werden. Die zylindrische Innenwand des Gehäusemittelteils 3 hat eine Ellipse zur Leitkurve, sie bildet gleichzeitig die Hubkurve des Verdichters. In der Gehäuseausnehmung 4 ist ein umlaufender Rotor 5 angeordnet, dessen Durchmesser bis auf ein geringes Laufspiel der Länge der kleineren Achse der erwähnten Ellipse entspricht. Auf diese Weise werden zwischen der Mantelfläche des Rotors 5 und der zylindrischen Innenwand der Gehäuseausnehmung 4 zwei etwa sichelförmige Pörderräume gebildet.

In eine zentrale Bohrung des Rotors 5 ist das Ende einer Welle 6 eingepreßt, die in zwei Gleitlagenrn 7* 8, welche in einem hohlen Lagerrohr 9 des Stirndeckels 1 angeordnet sind, gelagert ist. Außerdem stützt sich der Rotor 5 über ein am Boden einer zentralen Bohrung 10 des Rotors 5, in die sich das Lagerrohr hineinerstreckt, angeordnetes Axialnadellager 11 an der Stirnfläche des freien Endes des Lagerrohrs 9 in axialer Richtung ab.

Im Rotor 5 sind mehrere etwa radial verlaufende Schlitze 12 angeordnet, in denen Flügel 13 dicht und gleitend geführt sind. Mit ihren Außenkanten liegen die Flügel 13 an der zylindrischen Innenfläche der Gehäuseausnehmung 4 an und teilen den Förderraum so in einzelne Zellen auf. Jede der beiden sichelförmigen Förderräume hat einen Saug- bzw. Niederdruckbereich und einen Hochdruckbereich. Der Saugbereich ist jeweils über einen Einlaß 14 mit

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einem Zulauf 15 des Verdichters verbunden. Die Verbindung zwischen dem Zulauf 15 und dem Einlaß Ik ist über einen Ringkanal 16 gewährleistet, der in einem auf den linken Stirndeckel des Flügelzellenverdichters aufgeschraubten Außendeckel 17 angeordnet ist. Durch eine zentrale Bohrung des Außendeckels 1? erstreckt sich das freie Ende der Welle 6 nach außen. Mit einer Axialdichtung 18 ist der Durchgang der Welle 6 nach außen hin abgedichtet. Der Hochdruckbereich eines jeden Förderraumes weist Auslässe auf, die über Zungenventile 20 mit einem Druckkanal 21 verbunden sind, über ölabscheider 22 besteht zwischen dem Druckkanal 21 eine Verbindung zu dem Innenraum eines topfförmigen, den gesamten Flügelzellenverdichter umgreifenden und mit dem Außendeckel dicht verschraubten Außengehäuse 23. Hinter einer nahe dem Boden des topfförmigen Außengehäuses 23 angeordneten Umlenkwand 24 ist der Ablauf 25 des Verdichters angeordnet.

Im linken Stirndeckel 1 und im rechten Stirndeckel 2 ist jeweils eine Ölbohrung 26 angeordnet, die beide nahe dem unteren Teil des Außengehäuses 23, in dem sich im Betrieb des Verdichters ein ölvorrat 27 befindet, in dem Innenraum des Außengehäuses 23 münden. Das andere Ende der Ölbohrung 26 mündet in eine Ausnehmung 28 in jeder der seitlichen Begrenzungswände der Gehäuseausnehmung 4, die von der Stirndeckeln 1, 2 gebildet werden. Die Ausnehmungen 28. haben ein länglich runde, etwa nierenähnliche Form, deren radiale Erstreckung geringer ist als in Drehrichtung des Rotors 5. Etwa zwei Drittel der Flächen erstreckung der Ausnehmung 28 in der genannten seitlichen Begrenzungswand liegt auf der dem Arbeitsraum mit dem jeweils höheren und etwa ein Drittel der Fläche auf der dem Arbeitsraum mit dem jeweils niedrigeren Druck zugewandten Seite einer Ebene 29 (in Fig. 2 als Linie 29 zu erkennen), wobei die Ebene von der Rotorachse und der Mantellinie der zylindrischen Rotor-

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außenfläche aufgespannt wird, an der beim Umlauf des Rotors die Flügel 13 am weitesten in ihren zugeordneten Schlitz 12 eingetaucht sind. Das heißt also mit anderen Worten, jeweils zwei Drittel der Fläche der Ausnehmung 28 ist auf der den Auslässen 19 zugexfandten Seite der Ebene 29 und ein Drittel der Fläche der Ausnehmung 28 auf der den Einlassen I¹J zugewandten Seite der Ebene 29 angeordnet. Zwischen der - radial gesehen - äußeren Begrenzungslinie 28' der Ausnehmung 28 und dem dem Rotordurchmesser entsprechenden Kreis 5' auf der Begrenz ungswand beträgt der Abstand etwa 4 mm.

über eine gleichfalls im ölvorrat 2 7 im Innenraum des Außengehäuses 23 ausmündende, im linken Stirndeckel 1 angeordnete Ölbohrung 30 kann öl in das Lagerrohr 9 gelangen. Die Ausmündung der Ölbohrung 30 im Lagerrohr liegt dabei zwischen den Gleitlagern 7 und 8. Zwischen der Bohrung des Lagerrohrs besteht eine gedrosselte Zuleitung 32 zu einem gemeinsamen Raum 31 im Innern des Rotors 5, der mit den Schlitzen 12 unterhalb der Flügel 13 verbunden ist.

Bei Drehung des Rotors 5 bewegen sich die Flügel 13 entlang der zylindrischen Innenwandung der Gehäuseausnehmung 4 des Verdichters. Dabei erweitern sich die zwischen jeweils zwei Flügeln abgegrenzten Förderzellen und saugen das zu verdichtende Mittel über den Einlaß 14 nach. Beim v/eiteren Umlauf verkleinern sich ' die Zellen wieder, so daß das verdichtete Medium über die auf den Auslässen 19 angeordneten Zungenventile 20 wieder ausgeschoben wird.

Sofort nachdem der Verdichter zu arbeiten begonnen hat, steht der Innenraum des Außengehäuses 2 3 unter dem Auslad - bzw. Verdichterenddruck. Dadurch wird aus dem ölvorrat 2 7 öl in

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die Ölbohrungen 26 und 30 gedrückt. Über die Ölbohrungen 26 gelangt öl zu den Ausnehmungen 28, von wo es in den zwischen der Stirnwand des Rotors 5 und der seitlichen Begrenzungswand der Gehäuseausnehmung 4 befindlichen Spalt gedrückt wird.

Es hat sich gezeigt, daß der Bereich, in dem die Ausnehmungen 28 angeordnet sind, und in dem die größten Druckdifferenzen innerhalb des beschriebenen Stirnspaltes herrschen,.durch das von den Ausnehmungen 28 her eingedrückte öl sicher abgedichtet werden kann. ·

Das über die Ölbohrung 30 in die Lagerbohrung des Lagerrohres 9 gelangende öl dient einerseits zur Schmierung der Gleitlager 7, 8. Andererseits hält das sich im Raum 31 und in den Plügelschlitzen 12 ausbildende ölpolster die Flügel 13 in dichtender Berührung mit der zylindrischen Innenwand der Gehäuseausnehmung M. Die Leitkurve der Innenwand der Gehäuseausnehmung ¹J, also die Hubkurve ist in ihrer Geometrie so abgestimmt, däß der Hub zweier jevreils entgegengesetzt angeordneter Flügel 13 nach außen bzw. nach innen in jeder Stellung des Rotors 5 einem genau gleich großen Hub der dazu um 90 versetzten zwei Flügel nach innen bzw. nach außen entspricht. Dadurch viird erreicht, daß das in dem gemeinsamen Raum 31 zusammengefaßte Volumen unter den vier Flügeln 13 in jeder Stellung konstant bleibt. Die über die Stirn- und Flügelführungsspalte entweichende Ölmenge wird über die Drosselstelle 32, die in besonderen Fällen auch entfallen kann, und über den infolge des Lagerspiels im Gleitlager 7 gebildeten, stark gedrosselten Zulauf ergänzt. Das ölvolumen im Raum 31 und im unteren Teil der Schlitze' 12 dient dabei auch als öldämpfer für die Flügel und verhindert die bei Flügelzellenverdichtern bekannten Ratterschwingungen der Flügel. _ . .

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Natürlich ist die Anwendung der Erfindung nicht auf einen Flügelzellenverdichter mit ellipsenzylindrischer Innenwandung der Gehäuseausnehmung beschränkt. Die Erfindung läßt sich genauso vorteilhaft auch bei einem einflutigen Flügelzellenverdichter verwirklichen j bei dem der Rotor exzentrisch in einer kreiszylindrisch ausgebildeten Gehäuseausnehmung angeordnet ist. Ebenso läßt sich die Erfindung auch dann verwirklichen, wenn die ellipsenzylindrische Innenwandung der Gehäuseausnehmung zur Verbesserung der Manteldichtung zwischen Rotor und Innenwand der Gehäuseausnehmung einen kreiszylindrischen Bereich aufweist, in dem die Mantelfläche des Rotors und die zylindrische Innenwand der Gehäuseausnehmung parallel verlaufen, Die für die Lage der Ausnehmung 28 wichtige Ebene 29 wird dann von der Rotorachse und der Mantellinie des Rotors aufspannt, die in der Mitte des Bereichs liegt, in dem die Mantelfläche des Rotors und die Innenwand der Gehäuseausnehmung parallel verlaufen.

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Claims

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Ansprüche

f IJ Flügelzellenverdichter mit einem in einer Gehäuseausnehmung drehbar angeordneten, angetriebenen Rotor, dessen Stirnv7ände mit Spiel die seitliche Begrenzungswände der Gehäuseausnehmung (fast) berühren und in welchem Rotor in etwa radialen Schlitzen Flügel geführt sind, die den zvd, sehen der zylindrischen Innenwand der Gehäuseausnehmung und der Mantelfläche des Rotors gebildeten Arbeitsraum in einzelne Zellen aufteilen, wobei an den seitlichen Begrenzungswänden zugeführtes, unter dem Auslaßdruck des Verdichters stehendes öl als Dichtmittel verwandt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das öl über mindestens eine in jeder der seitlichen Begrenzungswände (1,2) mündende Ausnehmung (-28) in den zwischen der Stirnwand des Rotors (5) und der Begrenzungswand (1, 2) befindlichen Spalt gedrückt wird.
2. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung eine länglich runde, vorzugsweise nierenähnliche Form hat, deren radiale Erstreckung geringer als-in prehrichtung des Rotors (5) ist.

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3. Flügelzellenverdichter, bei dem die zylindrische Innenwand eine schmale Zone hat, die nahezu parallel zur gegenüberliegenden Rotormantelfläche verläuft, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß etwa zwei Drittel der Fläche der Ausnehmung "(28) auf der dem Arbeitsraum mit dem jeweils höheren und etwa ein Drittel der Fläche auf der dem Arbeitsraum mit dem jeweils niedrigeren Druck zugewandten Seite einer Ebene (29) liegt, die von der Achse des Rotors (5) und der - in Rotordrehrichtung gesehen - in der Mitte des Bereichs, in dem die Flügel (13) am weitesten in ihre Schlitze (12) eingetaucht sind, liegenden Mantellinie des Rotors (5) aufgespannt wird,
4. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der - radial gesehen - äußeren Begrenzungskante (28') der Ausnehmung (28) und dem dem Rotordurchmesser entsprechenden Kreis auf der Begrenzunpswand (1, 2) etvia 2 bis 5 mm beträgt.
5. Flügelzellenverdichter nach ein m der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Auslaßdruck des Verdichters stehendes öl über eine gedrosselte Zuleitung in die Schlitze (12) unterhalb der Flügel (13), welche mit einem

. gemeinsamen Raum (31) verbunden sind, eingeleitet wird..

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6. Pltigelzellenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das öl, wie an sich bekannt, in einem druckseitig angeordneten ölabscheider '(22) abgeschieden und in einem Vorratsbehälter (23) gesammelt wird.

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