DE3107231A1 - Verdraengermaschine fuer kompressible medien - Google Patents

Description

• Verdrängermaschine für kompressible
• Medien Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängermaschine für kompressible Medien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Eine Verdrängermaschine dieser Bauart ist beispielsweise durch die DE-OS 26 03 462 bekannt. Ein nach diesem Prinzip aufgebauter Kompressor zeichnet sich durch eine nahezu pulsationsfreie Förderung des beispielsweise aus Luft oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch bestehenden gasförmigen Arbeitsmittels aus und könnte daher unter anderem auch für Aufladezwecke von Brennkraftmaschinen mit Vorteil herangezogen werden. Während des Betriebs eines solchen Kompressors werden entlang der Verdrängerkammer zwischen dem spiralförmig ausgebildeten Verdrängerkörper und den beiden Umfangswänden der Verdrängerkammer mehrere, etwa sichelförmige Arbeitsräume eingeschlossen, die sich von dem Einlaß durch die Verdrängerkammer hindurch zum Auslaß hin bewegen, wobei ihr Volumen ständig verringert und der Druck des Arbeitsmittels dementsprechend erhöht wird.
• Bei der in der oben genannten Offenlegungsschrift beschriebenen Ausführung sind die den Verdrängerkammern zugeordneten Verdrängerkörper auf einem exzentrisch von einer Antriebswelle angetriebenen Läufer gehalten, wobei für den Exzenterantrieb vier in dem Gehäuse schwenkbar gehaltene Bolzen vorgesehen sind, die gleichmäßig über den Umfang verteilt an dem Läufer angreifen. An dem der Gehäuselagerstelle gegenüberliegenden Ende der Schwenkbolzen sind diese an einer exzentrisch gelagerten, angetriebenen Scheibe gehalten, so daß sich die gewünschte exzentrische Umlaufbewegung ergibt. Dieser Antrieb ist jedoch relativ aufwendig und es ergibt sich infolge der 4-fachen Führung des Läufers über die exzentrisch angetriebenenSchwenkbolzen eine statischeÜberbestimmtheit, die unter Berücksichtigung von bei der Fertigung auftretenden Toleranzen zu erheblichen Schwierigkeiten führt.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, einaieinfacheren und weniger aufwendigen Antrieb für eine Verdrängermaschine der im Oberbegriff angegebenen Art zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß zwei mit Abstand voneinander angeordnete ExzenteranordnwnOen vorgesehen sind, von denen eine über eine Antriebswelle antreibbar ist, ergibt sich eine statisch bestimmte Lagerung, die zudem bis auf die oberen und unteren Totpunkte der Läuferstellung eine zwangsweise Führung des Läufers sicherstellt. Um nun auch in den Totpunktlagen des Läufers eine eindeutige Führung des Läufers zu erreichen, kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine in dem Gehäuse gelagerte Führungswelle der zweiten Exzenteranordnung mit der Antriebswelle über ein Getriebe zwangsschlüssig verbunden. sein, wobei das Getriebe beispielsweise durch einen Zahnriementrieb gebildet ist. Eine andere, noch einfachere Möglichkeit zur Sicherstellung einer einwandfreien Führung des Läufers im Bereich der Totpunktstellungen besteht darin, eine mit dem Läufer zusammenwirkende Pederanordnung in der Weise an dem Gehäuse anzubringen, daß sie jeweils auf wenigstens einem Teil der Läuferbewegung kurz vor Erreichen des jeweiligen Totpunktes gespannt wird und in der Nähe der Totpunkte den Läufer dann zur Verstellung der vorgegebenen Drehrichtung beaufschlagt.
• Um unzulässig hohe Belastungen der beweglichen Teile infolge Toleranzsammierung bei der Fertigung zu vermeiden, kann gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung die zweite Exzenteranordnung eine in radialer Richtung elastische Lagerung aufweisen.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Darstellung gezeigt und werden im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen Figur , eine stirnseitige Ansicht eines Läufers der Verdrängermaschine mit der erfindungsgemäßen Antriebs- und Führungsanordnung, Figur 2 in vergrößertem Maßstab einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch die Verdrängermaschine mit der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung und Figur 3 eine der Figur 1 ähnliche Darstellung des Läufers mit einer anderen Ausführungsform der Antriebsanordnung.
• in den einzelnen Figuren der Zeichnung sind jeweils die gleichen oder vergleichbare Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei ist mit 1 der scheibenförmige Läufer insgesamt bezeichnet, der an wenigstens einer Stirnseite, bevorzugt aber auf zwei Seiten zungen- oder leistenförmige, spiralförmig verlaufende Verdrängerkörper 2 aufweist, von denen bei dem in der Zeichnung gezeigQen Beispiel zwei ineinandergreifende dargestellt sind.
• Zu diesen Verdrängerkörpern, gehören, wie in der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist, zwei Verdrängerkammern in dem feststehenden Gehäuse 10, die in diesem nach Art eines spiralförmigen Schlitzes eingearbeitet sind. Diese Verdrängerkammern verlaufen jeweils von einem am äußeren Umfang des Gehäuses vorgesehenen Einlaßraum zu einem am inneren Umfang vorgesehenen Auslaßraum und weisen im wesentlichen parallele, im konstanten Abstand zueinander angeordnete, und beispielsweise durch mehrere aneinander anschließende Kreisbögen gebildete Umfangswände auf, zwischen denen der Verdrängerkörper .2 gehalten wird. Die Krümmung jedes spiralförmigen Verdrängerkörpers 2 ist dabei so bemessen, daß er die inneren und äußeren Umfangswände der Verdrängerkainmer an mehreren Stellen, beispielsweise an jeweils zwei Stellen nahezu berührt. Beim Betrieb der Verdrängermaschine ergibt sich durch den exzentrischen Antrieb des scheibenförmigen, die Verdrängerkörper aufweisenden Läufers eine Kreisbewegung jedes der Punkte der Verdrängerkörpe, wobei diese Kreisbewegung durch die Umfangswände der Verdrängerkammer begrenzt ist. Infolge der mehrfachen, abwechselnden Annäherung der Verdrängerkörper 2 an die inneren und äußeren Umfangswände der zugeordneten Verdrängerkammer ergeben sich auf beiden Seiten der Verdrängerkörper sichelförmige, das Arbeitsmedium einschließende Arbeitsräume, die durch den exzentrischen Antrieb der Verdrängerkörper durch die Verdrängerkammer in Richtung auf den Auslaß vorgeschoben werden, wobei sich die Volumen dieser Arbeitsräume verringern und der Druck des Arbeitsmittels entsprechend erhöht wird.
• Der exzentrische Antrieb der Verdrängerkörper erfolgt nun in der Weise, daß der scheibenförmige, die Verdrängerkörper aufweisende Läufer 1 mittels zweier Exzenteranordnungen 4 - 6 und 7 - 9 gegenüber dem Gehäuse 10 gehalten ist, wobei die beiden Exzenteranordnungen einen Abstand voneinander aufweisen und eine der Exzenteranordnungen eine Bntriebswelle stille aufweist. Die Antriebswelle 5 ist bei dem in der Zeichnung/gezeigten Ausführungsbeispiel zentral in dem Gehäuse 10 mittels der Lager 11 gehalten, während eine Führungswelle 8 der zweiten Exzenteranordnung am radial äußeren Umfang des Gehäuses 10 durch die Lager 15 gehalten ist. Beide Exzenteranordnungen sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Art eines Kurbeltriebs ausgebildet, wobei exzentrisch. über Hebelarme 6 bzw. 9 an den im Gehäuse 10 gelagerten Wellen 5 bzw. 8 gehaltene Hubzapfen 4 bzw. 7 vorgesehen sind. Diese Hubzapfen 4 und 7 sind über Lager 17 und 19 in Bohrungen 18 und 20 des Läufers 1 gehalten, wobei die Bohrung 18 etwa zentrisch in dem Läufer 1 angeordnet ist, während die Bohrung 20, wie aus der Figur 1 hervorgeht, in einem am äußeren Rand des scheibenförmigen Läufers 1.
• angeordneten Auge 3 vorgesehen ist.
• mittels dieser beiden Exzenteranordnungen 4 - 6 und 7 - 9 ergibt sich die für den Betrieb der Verdrängermaschine erforderliche exzentrische Umlaufbewegung der an den Stirnseiten des scheibenförmigen Läufers 1 befestigten Verdrängerkörper 2, wobei die Exzentrizität dieser Bewegung durch den Abstand der Achsen der Antriebswelle 5 und des Rubzapfens 4 bzw. der Führungswelle 8 und des Hubzapfens 7 gebildet wird, die in der in der Figur 2 gezeigten Ausführung stark übertrieben dargestellt ist. Tatsächlich beträgt die Exzentrizität beispielsweise etwa 4 mm. Es sei bei dieser Gelegenheit auch erwähnt, daß die Exzenteranordnungen selbstverständlich auch in anderer Weise technisch ausgeführt werden können, beispielsweise durch auf der Antriebswelle 5 bzw. der Führungswelle 8 gehaltene Exzènter<heiben, die direkt in dem scheibenförmigen Läufer 1 gelagert sind.
• Um nun sicherzustellen, daß auch im Bereich der beiden Totpunkte des Läufers 1 eine eindeutige Führung des Läufers gegeben ist, ist bei dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ein zwangs schlüssiger Antrieb der Führungswelle 8 durch die Antriebswelle 5 vorgesehen, wobei zu diesem Zweck ein Zahnriementrieb vorgesehen ist mit einem auf der Antriebswelle 5 gehaltenen ersten Zahnrad 12 und einem auf der Führungswelle 8 gehaltenen zweiten Zahnrad 14, die über einen Zahnriemen 13 miteinander verbunden sind. Auf diese Weise können die beiden Wellen 8 und 5 über ausreichend lange Laufzeiten winkelgenau synchronisiert werden. Mit Hilfe dieses Riementriebs 12 - 14 kann zudem eine Verspannung der Antriebswelle 5 und der Führungswelle 8 erreicht werden, so daß auf diese Weise ein Spielausgleich und eine definierte Flankenanlage realisiert werden kann.
• Bei der Ausführung nach der Figur 3 ist der die beiden Wellen 5 und 8 zwangsschlüssig verbindende Zahnriementrieb entfallen. Um nun zu verhindern, daß in den Totlagen des Läufers, wenn nämlich die Hebelarme 9 und 6 in die Richtung der Verbindungslinie zwischen den Achsen der Antriebswelle 5 und der Führungswelle 8 ausgerichtet sind, eine unbestimmte Stellung eingenommen wird, ist dort eine aus zwei Federn 21 und 22 bestehende Federanordnung vorgesehen, die im Bereich der beiden Totpunktlagen des Läufers diesen in der vorgegebenen Drehrichtung weiterdrücken. Beide Federn 21 und 22 sind gegenüber dem feststehenden Gehäuse 10 abgestützt und so angeordnet, daß sie von dem Läufer kurz vor Erreichen der jeweiligen Totpunktlage gespannt werden und ihn dann über die Totpunktlage hinaus in der richtigen Brehrichtung weiterdrücken. In der Zeichnung ist dabei der Läufer 1 etwa in seiner oberen Totpunktstellung gezeigt, in der die Feder 22 durch das zuvor erfolgende Anlaufen des Hebelarms 9 gespannt worden ist, so daß nun dejn ITehelarm eine in der durch den Pfeil 27 angedeuteta Drehrichtung liegenden Verstellkraft mitgeteilt wird, die den Läufer über die Totpunktlage hinaus verstellt, so daß ein Stehenbleiben des Läufers in dem eine unbestimmte Lage darstellenden Totpunkt nicht möglich ist.
• Zur Vermeidung von unzulässig hohen Belastungen der beweglichen Teile,die infolge Toleranzsummierung bei der Fertigung auftreten könnten, kann die Lagerung der Führungswelle 8, wie in der Figur 2 angedeutet ist, durch Anordnung eines elastisch nachgiebigen Außenringes 16 an dem in der Zeichnung rechten Lager 15 elastisch ausgestaltet werden. Abweichend von dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel könnte aber auch die Lagerung des Hebelarms 9 oder des Hubzapfens 7 mit einer elastischen Bettung versehen sein.

Claims (5)

1. ANSPRUCHE 1. Verdrängermaschine für kompressible Medien mit wenigstens einer in einem feststehenden Gehäuse angeordneten, nach Art eines spiralförmig verlaufenden Schlitzes ausgebildeten Verdrängerkammer und mit einem jeder Verdrängerkammer zugeordneten, ebenfalls spiralförmig ausgebildeten, band- oder zungenartigen Verdrängerkörper, der auf einem gegenüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer derart gehalten ist, daß während des Betriebes jeder seiner Punkte eine von den Umfangswänden der Verdrängerkammer begrenzte Iireisbewegung ausführt, und dessen Krümirung gegenüer derjenigen der Verdrängerkammer so bemessen ist, daß er die inneren und äußeren Umfangswände der Verdrängerkammer an jeweils mindestens einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie nahezu berührt, dadurch gekennzeichnet, daß zur rührung des Läufers (1) gegenüber dem Gehäuse (10) eine gegenüber einer ersten Exzenteranordnung (4 - 6) mit Abstand angeordneQe zweite Exzenteranordnung (7 - 9) vorgesehen ist.
2. 2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in dem Gehäuse (10) gelagerte Pührungswelle (8) der zweiten Exzenteranordnung (7 - 9) mit der Antriebsvelle (5) der ersten Exzenteranordnung (4 - 6) über ein Getriebe (12 - 14) zwangsschlüssig verbunden ist.
3. 3. Verdrängermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe durch einen Zahnriementrieb (12 - 14) gebildet ist.
4. 4. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Läufer (1) zusammenwirkende Federanordnung (21, 22) in der Weise an dem Gehäuse (10) gehalten ist, daß sie jeweils auf wenigstens einem Teil der Läuferbewegung zur nachfolgenden Verstellung des Läufers über die Totpunkte hinaus gespannt wird.
5. 5. Verdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Exzenteranordnung (7 - 9) eine in radialer Richtung elastische Lagerung (15, 16) aufweist.