DE3036730C2

DE3036730C2 - Rotationskolbenkompressor der Trochoidenbauweise

Info

Publication number: DE3036730C2
Application number: DE19803036730
Authority: DE
Inventors: Dankwart 8990 Lindau Eiermann
Original assignee: Wankel GmbH; Borsig GmbH
Current assignee: Wankel GmbH; Borsig GmbH
Priority date: 1980-09-29
Filing date: 1980-09-29
Publication date: 1986-05-15
Also published as: DE3036730A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenkompressor der Trochoidenbauweise mit einem aus zwei Gehäuseseitentefcs und einem Gehäusemantel bestehenden Gehäuse, in dem eine Exzenterwelle angeordnet ist, auf deren Exzenter ein dreieckiger Kolben umläuft, dessen Ecken mit einer zweibogigen Mantellaufbahn in ständigem Eingriff stehen, und mit hinter Auslaßöffnungen von Verdichtungskammem angeordneten Auslaßventilen, die durch einen um das Wellenlager zum Druckstutzen führenden Druckraum miteinander verbunden sind.

Flüssigkeitskühlungen von Rotationskolbenmotoren sind seit langem bekannt Es wird zu diesem Zweck Kühlflüssigkeit durch nach außen und gegenüber den Arbeitsräumen abgedichtete Hohlräume in den Gehäuseseitenteilen und dem Gehäuseiaantel geführt Dagegen bestanden einerseits Vorurteile dahingehend, daß eine Wandkühlung der Arbeitsräume nicht ausreiche, um den Wärmegehalt des komprimierten Arbeitsmittels abzuführen. Andererseits erschien eine solche Flüssigkeitskühlung bei Arbeits-, Brems- und Kältekompressoren, die sehr billige Serienmaschinen sein müssen, zu aufwendig. Das Kühlproblem wurde daher meist durch Zuführung eines größeren Oberschusses von öl gelöst das nach Verlassen des Verdicfitungsraumes wieder abgeschieden werden mußte, oder durch Anordnung von außerhalb der Arbeitsräume liegenden gesonderten Kühlvorrichtungen, durch die das verdichtete Medium geführt wurde.

Bei Verwendungszwecken, die nahezu oder völlig ölfreie verdichtete Luft erfordern, wie dies bei Arbeits- oder Bremskompressoren der Fall ist war eine Flüssigkeitskühlung durch Ölbeimischung zu dem Arbeitsmittel aus Sicherheitsgründen nicht zulässig und andererseits das Zwischenschalten von gesonderter Flüssigkeitskühlung aus Raum- oder Kostengründen, insbesondere bei einstufigen Kompressoren, nicht oder nur unter großen räumlichen Zugeständnissen möglich.

Der zunehmende Bedarf an Kompressoren, die einstufig einen Druck von über 10 bar im Arbeitsmittel erreichen können, wie z. B. bei Bremskompressoren für Lastkraftwagen und Omnibusse, ergaben sich so weitgehende Erwärmungen, daß eine Flüssigkeitskühlung nicht nur aus Sicherheitsgründen, sondern auch im Hinblick auf eine dabei eintretende Zersetzung und Verkokung der Schmiermittel sowie der Überhitzung der Ventilfedern unumgänglich wurde.

In der DE-OS 27 39 897 ist ein Flachventil beschrieben, bei dem die Befestigungselemente für den Ventilsitz und den Hubfänger von einem Ringraum umgeben sind, der vom Kühlmittel durchströmt wird. Diese Anordnung ist verhältnismäßig kompliziert und in der Fabrikation aufwendig. Die wiedergegebene Konstruktion ist die eines mit einem solchen Ventil versehenen Zylinderkopfes einer Hubkolbenmaschine. Sie ist jedoch nicht für das Mantelteil eines Rotationskolbenkompressors der eingangs genannten Bauart geeignet, da dieses Mantelteil zu sehr geschwächt werden müßte, wenn der Totraum in der Auslaßöffnung dem gewünschten Verdichtungsverhäitnis entsprechend kleingehalten werden soll.

In der DE-OS 26 35 973 ist ein Kompressor der eingangs genannten Bauart mit flüssigkeitsgekühltem Gehäuse dargestellt, in dessen Mantelteil in seinem gesamten Umfang vom Kühlmittel durchströmbare Räume vorgesehen sind, die auch den Ventilbereich an dessen radialer Außenseite seitlich umgeben. Beschrieben ist hier ferner ein Ringraum in einem Seitenteil, der die beiden Druckventile mit dem Druckstutzen verbindet. Über eine besondere Kühlung dieses Ringraumes im Seitenteil ist nichts offenbart. Diese Konstruktion berücksichtigt jedoch nicht, daß nicht das gesamte Mantelteil sondern nur die Druckventile gekühlt zu werden brauchen. Es ist demnach ein unnötiger Kühlaufwand im Betrieb wie auch eine aufwendige Konstruktion und Herstellung des Gehäusemantels erforderlich. Zudem ist nicht die Gewähr für ausreichende Kühlung des Ventilsitzes und der Ventilzungen gegeben, da diese verhältnismäßig weit ab von der wärmetauschenden Oberfläche der Kühlmitteleo räume liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotationskolbenmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so auszubilden, daß mit einfachen Mitteln nur die kritischen Bereiche, d. h. der Druckraum und die Auslaßventile gekühlt werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.

Die Parallelführung des Druckraumes und des Raumes für das Kühlmittel ergibt einen Wärmetauscher, in dem der Wärmegehalt des Druckgases so weit abgeführt werden kann, daß die Gefahren sicher vermieden weiden, die durch Überhitzen des Arbeitsmittels oder ölentzündung entstehen können. Die Umströmung der Ventile mit dem Kühlmittel verhindert eine Zerstörung der Ventile durch Erhitzen und das Bilden von Ölkohle in den

Enddruck	Durchsatz	Einlaß temperatur	Auslaßtemperatur
	4—5 l/min	85° C	90° C
8 bar 10 bar	680 l/min 650 l/min	Raumtemperatur Raumtemperatur	165° C 175° C

Ventilen und zugleich wird damit bereits eine Flüssigkeitskühlung des komprimierten Arbeitsmittels erreicht

Es hat sich gezeigt, daß die Kühlmaßnahmen voll für die zu erzielende Flüssigkeitskühlung des Arbeitsmittels ausreichen und daß eine weitere ohnehin schwierige FIüssigkeitsKÜhlung des Arbeitsmittels in den Verdichtungskammern der Maschine nicht erforderlich ist
Mit einem erfindungsgemäßen Kompressor wurden die folgenden Werte reproduzierbar erzielt:

Wasser 4-5 l/min 85°C 90°C

Es ist zweckmäßig, daß die Kühlmittelleitung aus zwei Ästen besteht, von denen der eine Ast von der an der Unterseite des Gehäuseseitenteiles, in dem der Druckraum vorgesehen ist, angeordneten Kühlmitteleinlaßöffnung an einem unteren Auslaßventil entlang und hinter diesem Auslaßventil durch das andere Gehäuseseitenteil und entlang der gegenüberliegenden Seite des unteren Auslaßventils in das den Dmckraum aufweisende Gehäuseseitenteil geführt wird, in dem es von unten in den neben dem Druckraum vorgesehenen Raum mündet, der an seiner Oberseite die Kühlmittelauslaßöffnung aufweist, und" daß der andere Ast in de·?·· den Druckraum aufweisenden Gehäuseseitenteü zu dem anderen Auslaßventil und wie der andere Ast um oVi-ses herum durch das andere Gehäuseteil und in das den D:uckraum aufweisende Gehäuseteil zurückgeführt wird, indem er von oben in den neben dem Druckraum vorgesehenen Raum mündet

Die Räume der Kühlmittelleitung können mit in den Gußformen der Gehäuseteile vorgesehenen Sandformen hergestellt sein oder sie können aus Rohren zusammengesetzt sein, die in die Gehäuseseitenteile und in den Gehäusemantel eingegossen und die abgedichtet untereinander verbunden sind. Auch kann die Kühlmittelleitung aus in geteilten Seitenteilen ausgesparten Räumen und aus Bohrungen in dem Gehäusemantel gebildet sein. Schließlich ist es vorteilhaft, daß der vom Kühlmittel durchströmte Raum in dem den Druckraum aufweisenden Gehäuseseitenteü axial innerhalb des Druckraumes angeordnet ist Durch diese Maßnahme wird vermieden, daß die hinter dem Dmckraum liegenden Arbeitsräume, insbesondere die Saugkammer und der vordere Teil der Verdichtungskammer, sowie das Wellenlager vom Druckraum her erhitzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im lolgenden näher beschrieben und ist in den Zeichnungen dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kompressor in Ebene I-I in F i g. 2,

F i g. 2 einen Radialschnitt durch die gleiche Maschine in Ebene II-II in F i g. 1 mit Draufsicht auf den Kolben, F i g. 3 einen gebrochenen Radialschnitt durch die gleiche Maschine in Ebene HI-III in Fig. 1,

F i g. 4 einen weiteren gebrochenen Radialschnitt durch die gleiche Maschine in Ebene IV-IV in F i g. 1,

F i g. 5 einen weiteren gebrochenen Radialschnitt durch die gleiche Maschine in Ebene V-V in P i g. 1,

F i g. 6 eine schematische perspektivische Darstellung der Kühlmittelleitung.

Der dargestellte Kompressor, der beispielsweise als Bremskompressor verwendet werden kann, weist ein Gehäuse 1 auf, das aus einem linken Seitenteil 2, einem rechten Seitenteil 3 und einem Gehäusemantel 4 besteht. Der Gehäusemantel 4 weist auf seiner Innenseite eine zweibogige trochoidenförmige Mantellaufbahn 5 auf. In den beiden Seitenteilen 3 und 4 gelagert, durchsetzt eine Exzenterwelle 6 das Gehäuse 1, auf deren Exzenter 7 ein dreieckiger, allseits nach den Arbeitsräumen abgedichteter Kolben 8 umläuft, der mit seinen Scheitelleisten 9 mit der Mantellaufbahn 5 in ständigem Eingriff steht. Zwischen Kolben und Seitenteil 2 ist ein Fülirungsgetriebe im Übersetzungsverhältnis 2 :3 vorgesehen, das aus einem am Kolben befestigten Hohlrad 10 und ein an dem Seitenteil 2 befestigten Ritzel 11 besteht

Auf dem Antriebszapfen 12 der Exzenterwelle 6 ist ein als Gegengewicht ausgebildetes Antriebsrad 13 vorgesehen, am anderen Ende der Exzenterwelle 6 außerhalb des Gehäuses ein Ausgleichsgewicht 14 (F i g. 1).

In der rechten Geliäuseseitenwand sind Einlaßöffnungen 15 und 16 für das Arbeitsmedium vorgesehen, zu denen vom Ansaugstutzen 17 Einlaßkanäle 18 und 19 im rechten Gehäuseseitenteü 3 führen (Fig.5). Der Ausschdb des verdichteten Arbeitsmittels aus den Verdichtungskammern erfolgt über zylindrische, in dem Gehäusemantel 4 eingeschobene Auslaßventile 20 und 21 (F i g. 2\ Die Auslaßventile 20 und 21 münden nach der linken Gehäuseseite zu in einen im linken Gehäuseseitenteü 2 vorgesehenen Druckraum 22, der sie mit dem Druckstutzen 23 verbindet.

Der Druckraum 22 ist, wie F i g. 4 zeigt, um das Lager 24 der Exzenterwelle 6 herumgeführt, um die Auslaßventile 20 und 21 zu verbinden und um eine längere Ausdehnung zu erhalten und damit der im folgenden beschriebenen Flüssigkeitskühlung eine größere Oberfläche zu bieten.

Zur Flüssigkeitskühlung der Auslaßventile 20 und 21 und des Druckraum_s 22 ist eine in die Gehäuseteile 2,3 und 4 eingegossene Rohrleitung 25 vorgesehen, deren Verlauf in F i g. 6 schematisch dargestellt ist. Die Kühlflüssigkeit tritt bei der Kühlmitteleiniaßöffnung 26 ein, die an der Unterseite des Gehäuseseltenteües 2 vorgesehen ist. In dem in F i g. 3 rechten Ast 27 führt sie seitlich unterhalb des Ventils 20 durch den Gehäusemantel 4, im rechten Seitenteil in einer Biegung 28 (F i g. 5) nach oben und auf der anderen Seite des Ventils 20 durch den Gehäusemantel zurück in das Gehäuseseitenteü 2 und in diesem in einem weiteren Bogen 29 entlang dem Druckraum 22 zu der Kühlmittelauslaßöffnung 30.

Der linke Ast 31 der Rohrleitung 25 führt zunächst in einem Bogen 32 durch das Gehäuseseitenteü 2 bis zum Ventil 21 und seitlici) unter diesen durch den Gehäusemantel 4 in das rechte Gehäuseseitenteü 3, dort in einer Biegung 33 hinter dem Ventil 21 nach oben und auf dessen gegenüberliegenden Seiten wieder durch den

Gehäusemantel zurück zu dem Bogen 29 und der Auslaßöffnung 30. Durch diese Kühlleitung werden die Auslaßventile 20 und 21 vor Überhitzung geschützt und das verdichtete Arbeitsmittel in ihnen und im Druckraum 22 gekühlt.

Die vorstehend beschriebene Rohrleitung kann in Ausnehmungen von geteilt hergestellten Gehäuseseiten-5 wänden und aus Bohrungen gebildet sein, die den Gehäusemantel parallel zu den Auslaßventilen 20 und durchsetzen.

Ferner kann es zweckmäßig sein, die Kühlmittelauslaßöffnung in den Rohrabschnitt 34 oberhalb des Auslaßventils 21 zu verlegen, der dann den obersten Teil des Kühlsystems bildet, sowie statt einer Einlaßöffnung 26 eine zweite unten am Gehäuseseitenteil 3 bei 35 (Fig.6) anzuordnen. Es ergibt sich dann eine gleichmäßigere ίο Flüssigkeitskühlung der beiden Auslaßventile 20 und

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rotationskolbenkompressor der Trochoidenbauweise mit einem aus zwei Gehäuseseitenteilen und einem Gehäusemantel bestehenden Gehäuse, in dem eine Exzenterwelle angeordnet ist, auf deren Exzenter ein dreieckiger Kolben umläuft, dessen Ecken mit einer zweibogigen Mantellaufbahn in ständigem Eingriff stehen, und mit hinter Auslaßöffnungen von Verdichtungskainmern angeordneten Auslaßventilen, die durch einen um das Wellenlager zum Druckstutzen führenden Druckraum miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlmittelieitung (25) unmittelbar neben dem Druckraum (22) und mit Abzweigungen parallel an den Auslaßventilen (20,21) entlanggeführt ist.

2. Rotationskolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelieitung (25) aus Rohren (27,28, 29,31,32, 33,34) zusammengesetzt ist, die in die Gehäuseseitenteile (2, 3) und in den Gehäusemantel (4) eingegossen und die abdichtend untereinander verbunden sind.

3. Rotationskolbenkompressor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitung (25) aus in den Gehäuseseitenteilen (2,3) ausgesparten Räumen und aus Bohrungen in dem Gehäusemantel

(4) gebildet ist die abgedichtet untereinander verbunden sind