DE3204485A1 - Vorrichtung zum transport von fluessigen und/oder gasfoermigen medien - Google Patents

Vorrichtung zum transport von fluessigen und/oder gasfoermigen medien

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DE3204485A1
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    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

DIPL.-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BUNINQ
PATENTANWALT
Vorrichtung zum Transport von flüssigen und/oder gasförmigen Medien
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Transport von flüssigen und/oder gasförmigen Medien (Kompressoren, Pumpen, Expansionsarbeitsmaschinen u.dgl.)s "bestehend aus einer drehbaren spiralförmigen Schnecke mit einer senkrecht zur Drehachse liegenden Fläche und einer Dichtung in der Fläche.
Vorrichtungen dieser und ähnliche*Art sind bekannt (siehe die US-PSen 801 182, 3 884 599, 3 924 977, 4 082 484, 3 994 636)»
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 3 994 636) besteht die Dichtung aus einem Stück» Diese muß sehr präzise hergestellt \ferden, was einen beachtlichen Arbeitsaufwand erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtung derart auszubilden, daß ihre Herstellung einfacher ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtung aus mehreren senkrecht zur Drehachse nebeneinander liegenden Streifen besteht„
Eine in dieser Weise ausgebildete Dichtung ist einfach herzustellen, einfach in die Schnecke einzusetzen und außerordentlich wirksam. Durch die Flexibilität der Dichtung in radialer Richtung wird eine hervorragende zweite Dichtung an der Außenwand der Ausnehmung, insbesondere Nut, geschaffen.
Als Material für die Streifen kommen Metalle, insbesondere Federstahl und Kunststoff, in Frage,
Die Streifen werden in einfacher Weise ausgeschnitten. Vorzugsweise sind sie an mehreren Stellen miteinander verbunden. Durch die Zahl der Verbindungspunkte kann man die Flexibilität beeinflussen; Je mehr Verbindungspunkte vorliegen, um so geringer
DIPL.-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BÖNINQ
PA IENTANWALTE
ist die Flexibilität. Zwecks Herstellung des Streifenpaketes werden diese an einem Ende miteinander verbunden, dann in die Spiralform gewickelt und schließlich mindestens am äußeren Ende miteinander verbunden. Hierbei kann der Spirale eine solche Form gegeben werden, daß sie im eingebauten" Zustand sich nach außen gegen eine Wand der Ausnehmung drückt.
Zweckmässigerweise sind elastische Organe vorgesehen, die die Dichtung nach außen gegen eine Gegenfläche der Vorrichtung drücken. Indessen können diese elastischen Organe auch fehlen. Die Dichtung unterliegt dann nur den Drucken des Fluids in der Vorrichtung, siehe in diesem Zusammenhang auch US-PS 3 994 636, Fig.. 3. ■
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schnecke;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 und
Fig. 3a bis 3n verschiedene Ausführungsformen der Erfindung und jeweils Schnitte gemäß der Linie 3-3 der Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Schnecke bezeichnet. Diese besitzt eine innere Wand 1a und eine äußere Wand 1b.Beide Wände verlaufen spiralig um eine Achse 2. Die Schnecke hat eine Endfläche 3, die senkrecht zur Achse 2 verläuft.
In der Endfläche 3 befindet sich eine Nut, die aus einer ersten Wand 4a, einer zweiten Wand 4b und einer Bodenfläche 4c besteht. Innerhalb der Nut befindet sich eine Dichtung 6. Wie dies im einzelnen ausgebildet ist, ergibt sich aus den Fig. 3a - 3n.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Schnecke 1 an einer Platte 5 sitzt. Zwei derartige Schneckenplatten sind in einer Förder-
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PAFENTANWAL It
vorrichtung eingebaut, wobei die Schnecken.ineinandergreifen und winkelmässig versetzt zueinander sind.
Fig. 3a zeigt einen Querschnitt durch den oberen Teil der Schnecke 1« Die Dichtung 6 besteht aus mehreren nebeneinanderliegenden Streifen;, deren Längsachsen parallel zur Längsachse der Nut 4 liegen. Die Streifen schauen ein Stück aus der Nut 4 heraus. Alle Streifen zusammen füllen die Nut in Querrichtung mindestens größtenteils aus. Die Höhe jedes Streifenss also die Erstreckung parallel zur Achse 2, ist wesentlich größer als die Breite, also die Erstreckung senkrecht zur Achse 2. Jeder Streifen hat parallele Seitenflächen. Die äußeren Flächen der Streifen sind leicht abgerundet«, Alle Streifen zusammen bilden ein Dichtungspaket.. Da die Dichtungsfläche jedes einzelnen Streifens abgerundet ist, ist die Dichtungsfläche des Streifenpaketes mit einem Labyrinth-Effekt be- ' haftetj was zur Folge hat9 daß die Dichtwirkung entsprechend vergröß ert i st.
Da die Streifen wesentlich höher als breit sind, sind sie sehr elastisch in Richtung senkrecht zur Achse 2. In der dazu senkrechten Richtung sind sie relativ unbeweglich. Diese Eigenschaften bleiben bei dem Dichtungspaket 6 grundsätzlich erhalten. Sie hängen weiterhin davon ab, an wieviel Punkten die Streifen miteinander verbunden sind. Dazu wird weiter unten Stellung genommen.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Ausbildung besteht darin, daß das Streifenpaket leicht in die Spiralform gebracht werden kann und daß in Richtung der Achse 2 eine beachtliche Festigkeit besteht. Parallel zur Fläche 3 wird somit eine gute Dichtfläche geschaffen. Diese drückt sich im eingebauten Zustand in einem Kompressor od.dgl. auf eine Gegenplatte.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie billig ist, denn kostspielige Herstellungsverfahren sind nicht erforder-
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lieh. Hinzu kommt, daß sie sehr wirksam ist: Befindet sich auf der Seite der inneren Fläche 1a (s. Fig. 3a) ein Fluid mit hohem Druck und auf der äußeren Fläche 1b ein Fluid mit relativ niedrigem Druck, dann hat die Druckdifferenz zur Folge, daß die Dichtungselemente nach außen in Richtung auf die Fläche 1b gedrückt werden. Dadurch ergibt sich ein zweiter Dichteffekt zwischen der Viand 4a der Nut und dem äußersten Dichtungsstreifen. Aufgrund der Flexibilität in radialer Richtung wird der Dichtungseffekt verstärkt. In dieser Richtung weist das Dichtungselement zusätzlich eine Federeigenschaft auf, die eine Vergrößerung der Dichtwirkung hervorruft.
Um die Herstellung der. Dichtung 6 wie auch das Einbringen derselben in die Schnecke 1 zu vereinfachen, ist es zweckmässig, · wenn die Streifen miteinander wenigstens an ihren inneren Enden 7 miteinander verbunden werden. Die Streifen können aber auch sowohl an ihren inneren Enden 7 als auch an ihren äußeren Enden 8 miteinander verbunden werden. Ferner können die Streifen außerdem an mehreren Stellen längs ihrer Längsachsen miteinander verbunden werden. Bestehen die Streifen aus Metall, z.B. Stahl, können sie durch Schweißpunkte miteinander verbunden werden.
Die Streifen aus Stahl zu fertigen,hat den Vorteil, daß sie sehr billig sind, leicht herzustellen sind und einer geringen Abnutzung unterliegen. Zweckmässigerweise haben die Streifen eine Breite von 0,018 cm bis 0,064 cm (0,07 Inch - 0,025 Inch).·
Wie sich aus Fig. 3a ergibt, sind ferner Schraubenfedern 9 aus Draht mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen, die die Streifen in axialer Richtung aus der Schnecke 1 herauszudrücken trachten. Die Federn 9 sitzen in Bohrungen 10 der Bodenwand 4c. Die Federn 9 haben Abstände voneinander, siehe die Bezugszeichen 9' in Fig. 1. Die Federn sorgen nicht nur für eine einwandfreie
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PAFfN IANWAL IF
Dichtung sondern auch für eine Federung zwischen der Schneckenplatte und der nächsten Platte.
Aus Fig. 3c ergibt sich eine Ausführungsform, die praktisch identisch ist mit derjenigen der Fig. 3a, jedoch mit dem Unterschied, daß eine Kappe 11 zwischen dem oberen Teil der Feder 9 und den Streifen, die das Paket 6 bilden, liegt. Die Kappe 11 hat die Aufgabe, die Kräfte in axialer Richtung, die von der Feder 9 stammen, über alle Streifen, die das Paket 6 bilden, zu verteilen.
Fig. 3d zeigt eine Ausführungsform, die im wesentlichen identisch ist mit derjenigen der Fig. 3a5 jedoch mit dem Unterschied, daß anstelle der Schraubenfeder 9 eine spiralförmige ■ Feder 12 vorgesehen ist, die kegelig ist und aus einem flachen Federmaterial besteht, natürlich kann auch in diesem Falle eine Kappe ähnlich der Kappe 11 in Fig. 3c vorgesehen sein.
In der Ausführungsform der Fig. 3e ist das Federelement ein elastisches Kordelstück 13» Dieses erzeugt eine weitere Dichtung innerhalb der Nut.
Die Fig. 3b zeigt eine Ausführungsform, bei der ein flaches, längliches Federelement 14 zwischen der Bodenfläche 4c, der Nut 4 und der Unterseite des Streifenpaketes 6 angeordnet ist. Das Federelement 14 erstreckt sich in Längsrichtung der Nut, wobei sein in radialer Richtung äußeres Ende 14a die Bodenwand der Nut berührt, während sein in radialer Richtung inneres Ende 14b einen Abstand von dieser Wand aufweist. Das Federelement wirkt also wie eine Belleville-Feder bzw. wie ein Unterlegelement, derart, daß eine axiale Kraft erzeugt wird, wenn die Kante 14b in Richtung auf die Bodenfläche 4c der Nut gedrückt wird.
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PATENIANWALTF
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Die Ausführungsformen der Fig. 3f - 3 j entsprechen denjenigen der Fig. 3a - 3e insoweit, als die Organe, welche die Dichtung nach oben drücken, gleich sind. Sie unterscheiden sich jedoch von diesen dadurch, daß eine Aufnahme 15 für die Dichtung 6 vorgesehen ist. Diese ist als U-förmig gebogene Schiene ausgebildet, die in der Nut sitzt, wobei die Grundfläche des U der Grundfläche 4c der Nut gegenüberliegt, Die Dichtung 6 sitzt in der Aufnahme 15· Durch diese Ausbildung wird die Herstellung, die Handhabung und die Zusammensetzung der erfindungsgemässen Vorrichtung erleichtert. Vorzugsweise kann die Aufnahme 15 aus elastischem Material, z.B. Kunststoff, bestehen, was eine Dichtwirkung zwischen der Dichtung bzw. Aufnahme 15 und der ersten Wand 4a der Nut bewirkt.
Die Ausführungsform der Fig. 3k weist wie die Ausführungsform der Fig. 3a eine Schraubenfeder auf. Ferner besitzt diese Ausführungsform einen ersten und einen zweiten Streifen I6a und 16b, die aus-elastischem Material' bestehen und insofern eine Dichtwirkung zumindest in radialer Richtung mit der ersten Wand. 4a, aber auch gegebenenfalls mit der zweiten Wand 4b. Diese Dichtwirkung hängt u.a. von der Präzision ab, mit der das Dichtelement und die Nut gefertigt bzw. zusammengesetzt sind. Die Streifen I6a und 16b haben ferner die Aufgabe, dafür zu sorgen, daß die Streifen der Dichtung 6 in radialer Richtung einwandfrei zur Feder 9 orientiert sind.
Die Ausführungsform gemäß der Fig. 3 1 besitzt eine Spiralfeder wie die Ausführungsform der Fig. 3d. Der Unterschied besteht darin, daß bei der Ausführungsform der Fig. 3 1 ein einziger Hilfsstreifen 17 vorgesehen ist, der zwischen der ersten Wand 4a der Nut und der Dichtung 6 angeordnet ist. Der Streifen 17 besteht aus elastischem Material, was die Dichtung zwischen der Wand 4a der Nut und dem Dichtungselement 6 erhöht.
Die Ausführungsform der Fig. 3m besitzt ein elastisches Element wie die Ausführungsform der Fig. 3e. Die Dichtung 6 besteht je-
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doch aus nur drei Streifen. Diese sind dicker als die Streifen in den übrigen Fällen, wobei die Elastizität zweckmässigerweise größer ist als die Elastizität der dünnen Streifen in den anderen Ausführungsformen.
Bei der Ausführungsform der Fig. 3n ist die erfindungsgemässe Dichtung in eine Schnecke eingebaut, bei der die eine Seite der Nut fehlt (s. US-Patent 4 199 308). Diese Ausführungsform· besitzt nur eine seitliche Wand 4a, die in radialer Richtung außen liegt und eine Grundfläche 4c. Diese Ausführungsform läßt sich leichter herstellen als eine solche mit einer Vollnut.
Natürlich können die Streifen, welche die Dichtung bilden, auch kürzer als die gesamte Nut der Schnecke sein, wobei die Streifen sich zweckmässigerweise gegenseitig überlappen.

Claims (30)

  1. DlPL-INg. DIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED BONINg
    PATENTANW/M Th
    Huropcun Putern Atlcuney.
    KURFURSTENDAMM 66
    1 BERLIN 15
    Telefon τ 030/8 83 50 71/72
    Telegramme : Consideration Berlin
    755/17»980 DE ■ 9„ Februar 1982
    Anmeldung
    der Firma
    The Trane Company
    La Crosse9 Wisconsin 54601
    V.St.A.
    Ansprüche
    Vorrichtung zum Transport von flüssigen und/oder gasförmigen Medien, bestehend aus einer drehbaren, spiralförmigen Schnecke mit einer senkrecht zur Drehachse liegenden Fläche und einer Dichtung in der Fläche„ dadurch gekennzeichnet s daß die Dichtung (6) aus mehreren, senkrecht zur Drehachse nebeneinander liegenden Streifen besteht,
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (1) zwei parallele Flächen (1a, 1b) bildet;, die in axialer Richtung verlaufen.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2P dadurch gekennzeichnet „ daß die Dichtung (6) in einer Nut (4a, 4b, 4c) liegt.
  4. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Erstreckung der Streifen in axialer Richtung wesentlich größer als in radialer Richtung ist.
    Postscheckkonto Berlin West Konto 1743 84-100 Berliner Bank AG., Konto Ot 10921 900
    320U85
    PIPL.-INQ. DIETER JANDfR DR.-INC>. ΜΛΝΙ RED IKJNINQ
    PATf NTANWAL tf
  5. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Seitenflächen der Streifen parallel zueinander sind.
  6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 Ms 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichtungsflächen der Streifen abgerundet sind.
  7. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß. die Streifen unmittelbar aneinander- liegen.
  8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Streifen flexibel sind.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen sich gegen die in radialer Richtung äußere Wand (4a) der Ausnehmung drücken.
  10. 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Streifen mindestens an ihren achsnächsten Enden (7) miteinander verbunden sind.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß die Streifen auch an ihren achsfernen Enden (8) miteinander verbunden sind.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Streifen an mehreren Stellen (91) miteinanier verbunden sind.
  13. 13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Streifen
    DIPL.-INQ. RItTbR JANPHR DR. INQ. ΜΛΝΙ Rl I> HUNINQ
    PArFNTANWAl II
    - 3 an den Verbindungsstellen miteinander verschweißt sind.,
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet;, daß die Strei fen aus Metall bestehen.
  15. 15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Zahl der Streifen zwischen drei und neun liegt»
  16. 16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15s dadurch gekennzeichnet 9 daß die Breite der aus Stahl bestehenden Streifen zwischen ca. 0,018 cm und 0,19 cm, insbesondere zwischen 0s018 cm und O9O63 cm, liegt.
  17. 17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß sich zwischen den ersten die Dichtung (6) bildenden Streifen und einer Wand (4a) der Ausnehmung ein zweiter Streifen (I6a,i6b,17) befindet.
  18. 18„ Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch g e'k e η η zeichnet , daß der zweite Streifen (I6a,i6bs17) aus elastischem Material z.B. "Teflon" besteht und eine Dichtung mit der Wand (4a) bilden kann»
  19. 19» Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18p dadurch gekennzeichnet s daß die Dichtung (6) in einer Aufnahme (15) ruht, die die Form einer U-förmigen Schiene hat.
  20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufnahme (15) aus elastischem Material besteht und eine Dichtung mit einer seitlichen Wand (4a, 4b) der Ausnehmung bilden kann.
  21. 21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet , daß elastische Organe (9,12,13,14) vorgesehen sind, die die Dichtung (6) nach außen drücken,
    DIPL.-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BUNINQ PATENTANWÄLTE
  22. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Organe mehrere im Abstand voneinander angeordnete Federn (9,12) sind.
  23. 23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß sich in der Eodenflache (4c) der Ausnehmung Löcher (10) befinden, in denen die Federn ruhen.
  24. 24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn Schraubenfedern (9) vorzugsweise aus Draht mit kreisförmigem Querschnitt sind.
  25. 25. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet , daß die Federn Kegelfedern (12) aus flachen Federstreifen sind.
  26. 26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet , daß sich zwischen der Dichtung (6) und den Federn (9) eine Kappe (11). befindet.
  27. 27. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeich net, daß eine elastische Schnur (13) zwischen der Dichtung (6) und dem Grund (4c) der Ausnehmung vorgesehen ist.
  28. 28. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine lange Blattfeder (fr) in radialer Richtung schräg zwischen der Dichtung (6) und dem Grund (4c) der Ausnehmung vorgesehen ist.
  29. 29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die in radialer Richtung äußere Kante (14a) dem Boden (4c) der Ausnehmung anliegt.
  30. 30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
    29, dadurch gekennzeichnet , daß die die Dichtung. (6) bildenden Streifen geringfügig aus der Ausnehmung herausragen.
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