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Die Erfindung betrifft Gleitschieber für Rotationskolbenmaschinen,
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Drehkolbenverdichter, Vakuumpumpen für Luft und/oder Gase, Flügeizellenpumpen
für Flussigkeiten, Lamellen- und Verbrennungsmotoren und dergleichen, die in ebenen,
parallel zur Rotorachse verlaufenden Rotorschlitzen und an den, den Arbeitsraum
begrenzenden Gehäuse-Innenwänden so geführt werden, daß Klammern mit sich periodisch
änderndem Volumen entstehen.
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Zur Schmierung der in den Nuten des Läufers geführten Schieber sowie
aller anderen gleitenden Teile des Verdichters werden verschiedene Ulzuführungssysteme
verwendet. Neben der Schmierungsaufgabe dient das ol auch ncoh zur Abdichtung der
Gleitschieber gegenüber der Rotorwelle bzw. den inneren Gehäusewänden.
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Bekannt sind als Flügelzellenmaschinen ausgebildete Rotationskompressoren
(US-PS 2,654,532), bei denen das aus einem Vorratsbehälter kommende Ul über ein
vom Auslaßdruck des Kompressors betätigtes Ventil zu einem vor einer Stirnseite
der Rotorwelle gelegenen Raum gelangt. Von dort wird das Ul durch die infolge des
Lagerspiels gebildeten Spalte an der Welle entlang zu den Stirnseiten des Rotors
geführt, wo es zur Abdichtung der Flügel benötigt wird.
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Bei anderen bekannten Rotationsverdichtern (z. B. US-PS 1,776,921)
gelangt das unter anderem zur Dichtung und Schmierung der in den Schlitzen geführten
Gleitschieber benötigte Ul aus dem Behälter über eine in der Welle angeordnete zentrale
Bohrung zu den unter- len Gleitschiebern befindlichen Räumen in den Schlitzen.
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Außerdem sind ölgeflutete Drehkolbenverdichter verbreitet (z.B. VDI-Z.109,
1967, Nr. 16, Seite 782), bei denen dem Verdichtungsraum bewußt Schmieröl im Obermaß
zugeführt wird, so daß die Schmierung und die Abdichtung an den Gleitschiebern verbessert
und gleichzeitig ein merklicher Anteil der Verdichtungswärme aus dem Fördermittel
herausgenommen wird.
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Im allgemeinen wird bei den Rotationskolben-Maschinen der bekannten
Bauarten den an der zylindrischen Innenwand der Gehäuseausnehmung entlanggleitenden
Laufflächen der Schieber eine solche Fonm gegeben, die die Bildung eines Ulfilms
bzw. Luftpolsters fördert, auf dem die Gleitschieber schwingend gelagert sind.
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In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß die Kompaktheit des Ulfilms
bzw. Luftpolsters beim Betrieb der Maschine gestört wird, so daß es stellenweise
zur unerwünschten direkten Berührung der metallischen Gleitflächen kommt, während
an den nicht berührenden Stellen sich größere Schmierstoffmengen ansammeln, die
eine erhöhte Spaltbildung zur Folge haben. Dadurch wird ein erhöhter Verschleiß
der Gleitschieber sowie der Gehäuseausnehmung verursacht. Außerdem sinkt durch die
mangelhafte Abdichtung an den Gleitschiebern der volumetrische Wirkunsgrad der Maschine,
wobei der Leistungsverbrauch in erheblichem Maß ungünstig beeinflußt wird.
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Die Störungen des Ulfilms entstehen höchstwahrscheinlich durch die
Biegung der Schieber beim Drehen sowie durch den unterschiedlichen Aufbau des Schmierkeils
bzw. Luftpolsters infolge der sich während einer Umdrehung ändernden Anpreßkräfte.
Außerdem wird der ölfilm durch die an den Laufflächen bzw. Stirnseiten des Schiebers
eingesaugte Luft stellenweise verdrängt.
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Ferner wird die Kompaktheit des fllfilms u. U. auch durch die Abstreifwirkung
der Schieberkanten beeinträchtigt. Dabei treten diese Unterbrechungen des kompakten
Ulfilms bei der üblichen Forni der Schieber überwiegend in den seitlichen Schieber-Randbereichen
auf.
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Ein weiterer Nachteil der bis jetzt bekannten Gleitschieber der Rotationskolben-Maschinen
besteht darin, daß durch das einströmende Arbeitsmittel sich an den Einströmkanten
ein erhöhter Druck aufbaut, der zu einem unerwünschten stellenweisen Abheben der
Schieber von der Gehäuseausnehmung führt. Die an diesen Stellen erzeugten Schwingungen
übertragen sich auf die Rotorwelle und somit auf das ganze Schiebersystem und verursachen
Geräusche, die ein ernstes Problem darstellen.
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Die geschilderten Störungen treten insbesondere an Maschinen auf,
die überwiegend im Aussetzbetrieb arbeiten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleitschieber der eingangs genannten
Art zu schaffen, der die geschilderten Nachteile beseitigt und insbesondere die
Bildung eines gleichmäßigen und haltbaren Ulfilms bzw. Luftpolsters an der Innenwand
der Gehäuseausnehmung ermöglicht. Somit soll die Standzeit der Schieber sowie des
Gehäuses verlängert und gleichzeitiy der Wirkungsgrad des Verdichters wesentlich
erhöht werden. Dabei soll ein niedrigerer Geräuschpegel der Maschine erreicht werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteils
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
2 bis 8 enthalten.
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Beim Betrieb einer Rotationskolben-Maschine mit @@ erfindungsgemäßen
Gleitschiebern wird in den Sackbohrungen stets ein solches Volumen an Ul und Luft
auvomatisch gespeicheit, daß die auftretenden Unregelmäßigkeiten bei der Bildung
des Ulfilms an der Innenwandung der Gehäuseausnehmung ausgeglichen werden, noch
bevor sie sich beeinträchtigend auswirken können.
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Durch langzeitigen Versuchsbetrieb wurde nachgewiesen, daß durch die
erfindungsgemäßen Maßnahmen die Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen und haltbaren
Ulfilms bzw. Luftpolsters an der Innenwand der Gehäuseausnehmung erreicht wurde.
Damit konnte auch ein wesentlich verminderter Verschleiß der Schieber sowie des
Gehäuses und die Aufrechterhaltung des Wirkungsgrades des Verdichters über längere
Zelt als bis jetzt verzeichnet werden. Der Geräuschpegel der Maschine wurde wesentlich
herabgesetzt.
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Das in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird zur Erläuterung der Erfindung im folgenden näher beschrieben.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Ansicht eines Drehkolbenverdichters,
teilweise im Axial schnitt, Fig. 2 einen Querschnitt auf der Linie A - A gemäß Fig.
1, Fig. 3 eine Ansicht eines Gleitschiebers gemäß der Erfindung, Fig. 3a einen Querschnitt
auf der Linle B-B' gemäß Fig. 3 und Fig. 3b eine Draufsicht des Schiebers gemäß
Fig. 3 Wie Fig. 1 bzw. 2 zeigt, ist das Gehäuse des beispielsweisen Drehkolbenverdichters
mit 1, der Rotor mit 7 und die Gleitschieber mit 2 bezeichnet.
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In dem dargestellten Beispiel sind acht Schieber 2 vorgesehen. Diese
Schieber sind in Schlitzen 3 des Rotors 7 verschiebbar geführt. Jeweils zwei benachbarte
Schieber bilden mit der Mantelfläche 8 des Rotors sowie der zylindrischen Innenwand
9 und den ebenen Innenwänden 10 (Fig. 1) der Gehäuseausnehmung jeweils Verdichtungskammern
6 mit veränderlichem Volumen.
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Die Ansaugluft bzw. das Ansauggas, das bei der Eintrittsöffnung 5
in den Arbeitsraum des Verdichters eingeführt wird, wird jeweils in der Verdichterkammer
komprimiert und tritt am Stutzen 6' in die Druckleitung ein.
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Das Ul wird in bekannter Weise über das Gehäuse 1 und den darin vorgesehenen
Kanal 4 in den Arbeitsraum eingespritzt.
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Wie Fig. 3 zeigt, ist der Schieber 2 an der Lauffläche 2a mit Sackbohrungen
11 und 11' versehen. Die Sackbohrungen 11 befinden sich in den beiden Seitenrandbereichen
des Schiebers 2; in jedem Seitenbereich der Lauffläche 2a sind zwei Sackbohrungen
11 und 11' vorgesehen. Der Durchmesser der Sackbohrung 11 bzw. 11' beträgt in der
als Beispiel dargestellten Ausführung etwa ein Drittel der Schieberdicke und die
Tiefe der Bohrung etwas weniger als ein Drittel der Schieberhöhe.
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Der Abstand der äußeren, an der Laufflache 2a vorgesehenen Sackbohrung
11 von der Schieberstirnseitenkante beträgt etwa ein Zehntel der Schieber länge,
während der Abstand der Bohrungen 11' von der Stirnseite 12 etwa ein Viertel der
Schieberlänge beträgt.
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Aus Fig. 3 sind weiterhin Sackbohrungen 13 ersichtlich, die an den
Stirnflächen 12 angeordnet sind. Die Stirnflachen 12 berühren die ebenen Innenwände
10 (Fig. 2) der Gehäuseausnehmung. In dem dargestellten Beispiel sind jeweils zwei
Bohrungen 13 vorgesehen, die etwa gleich dimensioniert sind, wie die bereits beschriebenen
Sackbohrungen 11 bzw. 11'. Den Sackbohrungen 13 liegt eine ähnliche Funktion zugrunde,
wie den an der Lauffläche 2a angeordneten Sackbohrungen 11 und 11', nämlich die
Förderung der Gleichmäßigkeit des an den Innenwänden der Gehäuseausnehmung gebildeten
Ulfilms.
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Ein gleichmäßiger Film ist für die Abdichtung der Gleitschieber an
den Stirnflächen notwendig.
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Außerdem treten bekanntlich beim Betrieb von Rotationskolbeninaschinen
impulsartig Bewegungen der Gleitschieber in den Rotorschlitzen in Richtung der Rotorachse
auf (innerhalb des vorgesehenen axialen Spiels), die axiale Schwingungen hervorrufen.
Diese Schwingungen der Gleitschieber werden durch den vorhandenen Ulfilm weitgehend
gedämpft.