DE2740201A1

DE2740201A1 - Fluegelzellenverdichter

Info

Publication number: DE2740201A1
Application number: DE19772740201
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Linder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-09-07
Filing date: 1977-09-07
Publication date: 1979-03-08
Also published as: GB1578012A; US4255100A; IT7827357A0; IT1174379B; FR2402784A1; JPS5449605A; ES473126A1; DK393978A; YU203678A

Description

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart Flügelzellenverdichter Zusammenfassung

Es wird ein Flügelzellenverdichter vorgeschlagen, der zweiflutig ausgebildet ist und bei dem das radial von außen an- . gesaugte Druckmedium, insbesondere Kältemittel^jiampf , über in den rotierenden Teilen angeordnete Ventile zu einem zentralen Druckraum innerhalb der Maschine geleitet wird, von wo es zum Verbraucher gelangt. Auf der Saugseite wird dem zu verdichtenden Druckmedium öl zwecks Schmierung und Spaltdichtung zugeführt, das durch Zentrifugalwirkung im Druckraum abgeschieden wird und über Spalte an den Förderelementen und anderen Maschinenteilen wieder zur Saugseite gelangt, wodurch ein getrennter ölkreislauf entsteht, so daß das zum Verbraucher gelangende Druckmedium ölfrei bleibt.

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Flügelzellenverdichter nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem derartigen, bekannten Flügelzellenverdichter ist nur ein Arbeitsraum vorgesehen, was den Nachteil hat, daß die Druckmittel- und Massenkräfte nicht ausgeglichen sind. Durch das unmittelbare Einmünden von Zu- und Abflußbohrungen in den Arbeitsraum ist bei Betrieb als Gasverdichter stets öl im verdichteten Druckmedium enthalten, was unerwünscht ist (US-PS 1 192 978).

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch Ausbildung des zentralen Druckraums im Innern der Maschine im Druckmedium enthaltenes Öl abgeschieden wird, daß durch die zweiflutige Ausführung Massen- und Gaskräfte ausgeglichen sind und daß durch Anordnung und Ausbildung der Flügel deren Schwerpunkte nahe der Mitte liegen, wodurch geringere Massenkräfte auftreten. Außerdem können die Druckmittelkräfte am Flügel besser ausgeglichen werden, und die Führungslänge der Flügel erhöht sich. Durch die zweiflutige Ausführung wird eine größere Gleichförmigkeit des Antriebsdrehmoments erreicht und somit ein weit geringes Anlaufmoment vom Antriebsmotor erforderlich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.

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Zeichnung

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter nach I-I in Fig. 2, Fig. 2 einen Längsschnitt nach Fig. 1, Fig. 3 bis 5 verschiedene Stellungen des Verdichterrotors, Fig. 6 einen Schnitt längs VI-VI nach Fig.

Beschreibung der Erfindung

Der Flügelzellenverdichter hat ein Gehäuse 10, das etwa topfförmig ausgebildet und durch einen Deckel 11 verschlossen ist. Die Ständerwicklung 12 des den Rotor 13 des Verdichters antreibenden Elektromotors ist außerhalb des Gehäuses angeordnet. Dadurch erfolgt die Kühlung der Ständerwicklung durch Außenluft. Der Läufer 14 des Elektromotors treibt über einen Rotorfortsatz 15 den Rotor 13 an. Der die Flügel 16, 17 aufnehmende Teil des Rotors ist ringförmig ausgebildet und hat einen durchgehenden Schlitz 18, in welchem die beiden nebeneinanderliegenden, gleich langen Flügel 16, 17 angeordnet sind. Der Schlitz 18 verläuft durch die Mitte des Rotors. Die Enden der Flügel gleiten an einer Hubkurve 19» die oval ausgebildet ist. Der Rotor befindet sich im Zentrum der ovalen Hubkurve, so daß je zwei Arbeitsräume 20, 21 (Saug- und Druckräume) zwischen Rotor und Hubkurve entstehen.

Die Figur 5 zeigt, daß die Länge der Flügel 16, 17 genau dem geringsten Durchmesser der Hubkurve entspricht. Jeder Flügel hat an seiner Außenkante eine Abschrägung 22, 23, die an ein und demselben Flügel gleichsinnig verlaufen, aber gegensinnig gegenüber den Abschrägungen 2k, 25 am Gegenflügel. Jeder Flügel 16, 17 hat eine oder mehrere durchgehende Ausnehmungen 26 bzw. 27, die nahe dem Flügelende beginnen und

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sich zur Rotorachse hin soweit erstrecken, daß sie sich in der voll eingefahrenen Stellung der Flügel (Figur 5) an der Anlageseite der Flügel berühren.

Jeder Steg 30 bzw. 31 der sich zwischen der Ausnehmung 26 bzw. 27 und der Außenkante des Flügeis befindet, hat mehrere durchgehende Radialbohrungen 32 bzw. 33? von denen jede in einen kleinen Raum 34, 35 mündet, in dem ein blättchenförmiger Ventilkörper 36 bzw. 37 angeordnet ist. Die Ventilkörper 36, 37 steuern die Verbindung von den Arbeitsräumen 20, 21 über die Ausnehmung 26, 27 zu einem innerhalb des Rotos I3 liegenden zentralen Druckraum 38, an den sich eine den Fortsatz 15 des Rotors durchdringende Bohrung 39 anschließt, die in den Läuferraum des Elektromotors mündet.

In den Arbeitsraum 20 mündet eine Ausnehmung 40, in den Arbeitsraum 21 mündet eine Ausnehmung 41. Diese Ausnehmungen stehen über Rohre und Kanäle 42, 43 mit dem zu verdichtenden Medium, z. B. Frigendampf in Verbindung. Das verdichtete Medium verläßt den zentralen Druckraum 38 bzw. das Innere des Gehäuses über ein Rohr und einen Kanal HH. Der Kanal HH verläuft teilweise durch zwei Platten 45, 46, die fest im Gehäuse 10 angeordnet sind und zwischen denen sich der Rotors 13 befindet. Die Platte 45 dient gleichzeitig als Lager für den Rotor 13 und den Läufer 14 des Elektromotors. Der Auslaßkanal 44 verläuft auch noch durch einen zwischen den Platten 45, 46 angeordneten Ring 47, an dessen Innenwand die Hubkurve 19 ausgebildet ist. Durch den Ring 47 verlaufen auch die Kanäle 42, 43.

Der Rotor 13 wird durch den Läufer 14 im Uhrzeigersinn angetrieben. Dabei wird über die Schlitze 40, 4l Frigendampf in die Arbeits-bzw. Saugräume 20, 21 angesaugt. Die entsprechende Rotorstellung ist in der Figur 5 dargestellt. Die Flügel liegen dabei in einer Ebene, welche durch den kleinsten Durchmesser der Hubkurve verläuft. Beim Weiterdrehen des

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Rotors wird das angesaugte Druckmedium verdichtet. Dies zeigt die Figur 3· Die Ventilkörper 36, 37 liegen dabei auf den Mündungen der Bohrungen 32, 33, da der Druck im Druckraum noch größer ist als im Arbeitsraum. Bei weiterer Drehung des Rotors wird das verdichtete Druckmedium ausgeschoben. Dies zeigt die Figur 4. In dem Augenblick, in dem der Druck im Arbeitsraum größer geworden ist, als derjenige im Druckraum 38, heben sich die Ventilkörper von ihren Sitzen ab, so daß das verdichtete Druckmedium über die Ausnehmung 26, 27 in den Druckraum 38 und über die Bohrung 39 in das Gehäuseinnere verdrängt wird, von wo es über das Rohr ^4 zum Verbraucher gelangt. Die Ventilkörper 36, 37 sind frei fliegend und werden durch Massen- bzw. Fliehkräfte auf den Ventilsitz gedrückt .

Wesentlich ist nun auch, daß dem Druckmedium in den Arbeitsräumen 20, 21 Öl zugeführt wird, das ebenfalls in den zentralen Druckraum 38 gelangt. Es wird dort durch Zentrifugalwirkung nach außen geschleudert und vom verdichteten Druckmedium getrennt. Das Öl gelangt über Spalte zur Niederdruckseite (Arbeitsräume 20, 21), wo es durch das direkte zugeführte Druckmedium gekühlt wird, teils von diesem absorbiert wird und sich teils auf der Hubkurve 19 niederschlägt. Es wird dort von den Flügeln abgestreift und kann den Verdichter dadurch nicht verlassen, so daß ein Ölfilm auf der Hubkurve immer sichergestellt ist. An dem Spalt zwischen Flügel und Hubkurve ist daher das Abdichten nur gegen öl anstatt gegen das Druckmedium nötig, wodurch auch die Schmierung sichergestellt ist.

Durch direkte Zuführung des Druckmediums über die zwei Ausnehmungen 40, Hl wird erreicht, daß es auf relativ niederem Temperaturniveau in den Verdichter gelangt und dabei das öl und die Hubkurve kühlt, um die Reibungswärme an Ort und

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Stelle abzuführen. Flüssigkeitsschläge sind nicht zu befürchten. Die zweiflutige Ausführung bewirkt, daß die Maschine von Massen- und Gaskräften her völlig ausgeglichen ist.

Die Anordnung der zwei nebeneinanderliegenden, durchgehenden Flügel und den in diesen angeordneten Ventilen hat den Vorteil, daß der Flügelschwerpunkt nahe der Mitte liegt und somit geringe Massenkräfte auftreten. Ferner können die Kräfte des Druckmediums am Flügel besser ausgeglichen werden, und die Führungslänge der Flügel erhöht sich. Zweckmäßigerweise bestehen die Flügel aus einer Aluminiumlegierung. Es ist auch möglich, die Ventile im Rotor, z. 3. neben den Flügeln anzuordnen, wesentlich ist nur, daß sie zeitweise durch Fliehkraft gesteuert werden, sich also an den rotierenden Teilen befinden.

Die Anordnung der Ständerwicklung 12 außerhalb des Verdichters hat, wie schon weiter vorne erwähnt, den Vorteil, daß sie mit Luft gekühlt wird. Dadurch vermeidet man eine überhitzung des Druckmediums, was eine Leistungssteigerung bedeutet, weil die Kälteanlage nicht die zur Kühlung des Verdichters erforderliche Kälteleistung selbst erzeugen muß, sondern diese für die eigentliche Kühlaufgabe zur Verfügung steht. Außerdem müssen keine frigenbeständigen Werkstoffe verwendet werden.

Der beschriebene Flügelzellenverdichter kann selbstverständlich auch für die Förderung von flüssigen Druckmedien verwendet werden und hat den Vorteil einer besonders kompakten Bauweise.

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Leerseite

Claims

I.9.I977 Wd/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart

Ansprüche

IJ Flügelzellenverdichter ι:; it m einem Rotor angeordneten Förderelementen, die zwecks Ansaugen und Verdichten eines, insbesondere gasförmigen, Druckmediums mit ihren freien Enden an einer Hubkurve gleiten, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verdichtende Druckmedium dem Verdichter radial von außen zugeführt wird und über in den rotierenden Teilen (13, l6, 17) angeordnete Ventilmittel (36, 37) radial nach innen in einen zentralen Druckraum (38, 39) gelangt, von wo es zum Verbraucher abgeführt wird.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderelemente als in schlitzartigen Ausnehmungen (18) gleitende Flügel ausgebildet sind und die Ventilmittel in den Flügeln angeordnet sind.

3· Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubkurve (19) derart oval ausgebildet und der Rotor (13) derart innerhalb derselben angeordnet ist, daß zwei einander diametrall gegenüberliegende Saug- bzw. Verdichtungsräume (20, 21) gebildet sind.

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h. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Flügel genau dem kleinsten Durchmesser der ovalen Hubkurve entspricht.

5. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (16, 17) mindestens eine über einen Teil seiner Länge sich erstreckende, durchgehende Ausnehmung (26 bzw. 27) aufweist, an deren äußerem Ende ein in einem Hohlraum (35) angeordneter Ventilkörper (36 bzw. 37) angeordnet ist, der eine oder mehrere Zulaufbohrungen (32 bzw. 33) steuert, die von der Ausnehmung zur Außenseite des Flügels führt.

6. Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Länge der Ausnehmungen mindestens bis zur Mitte des Flügels erstreckt.

7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß das im rotierenden Teil angeordnete Ventilmittel als Flatterventil mit einem plattenförmigen Ventilkörper (36, 37) ausgebildet ist.

8. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten der Flügel angeschrägt sind.

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9. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor mit einem Fortsatz (15) im Gehäuse gelagert ist und daß im Fortsatz eine durchgehende Bohrung (39) ausgebildet ist, die vom Druckraum (38) zu dem Gehäuseteil führt, in dem der Motorläufer angeordnet ist.

10. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel aus Aluminium bestehen.

11. Verfahren zum Betreiben eines Flügelzellenverdichters nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem gasförmigen Druckmedium auf der Niederdruckseite Öl zugeführt wird, das im zentralen Druckraum (38, 39) durch Fliehkraftwirkung wieder vom Druckmedium getrennt wird und in einem vom Druckmedium getrennten Kreislauf über Spalte im Verdichter wieder zur Miederdruckseite zurückgeführt ■', wird.

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