DE3216146A1 - Verdraengermaschine fuer kompressible medien - Google Patents

Verdraengermaschine fuer kompressible medien

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DE3216146A1
DE3216146A1 DE19823216146 DE3216146A DE3216146A1 DE 3216146 A1 DE3216146 A1 DE 3216146A1 DE 19823216146 DE19823216146 DE 19823216146 DE 3216146 A DE3216146 A DE 3216146A DE 3216146 A1 DE3216146 A1 DE 3216146A1
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DE
Germany
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displacement
outlet
displacement chamber
inlet
chamber
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Withdrawn
Application number
DE19823216146
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English (en)
Inventor
Klaus-Dieter Dr.-Ing. Emmenthal
Claus 3180 Wolfsburg Müller
Otto Ing. Schäfer (grad.)
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Publication of DE3216146A1 publication Critical patent/DE3216146A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/10Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C28/16Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using lift valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-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
    • F04C18/0207Rotary-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
    • F04C18/0215Rotary-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 where only one member is moving
    • F04C18/0223Rotary-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 where only one member is moving with symmetrical double wraps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Verdrängermaschine für kompressible
  • Medien Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängermaschine für kompressible Medien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Verdrängermaschinen dieser Bauart sind im Prinzip durch die DE-OS 26 03 462 sowie weitere Patentanmeldungen bekannt. Ein nach diesem Prinzip aufgebauter Kompressor zeichnet sich durch eine nahezu pulsationsfreie Förderung des beispielsweise aus Luft oder einem Buft-Eraftstoff-Gemi!sch bestehenden gasförmigen Arbeitsmittels aus und kann daher mit Vorteil für Aufladezwecke von.Brennkraftmaschinen herangezogen werden. Während des Betriebes 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 diesen Verdrängermaschinen ist die Fördermenge bei gegebenem Liefergrad und der maximale Ladedruck durch die Antriebsübersetsung festgelegt, zumal-das innere Druckverhältnis eines solchen Spiralkompressors durch die gewählte Geometrie fest vorgegeben ist. Wenn, wie dies aus Kostengründen sehr häufig der Fall sein wird, eine starre Antriebsverbindung zwischen dem Spiralkompressor und der antreibenden Brennkraftmaschine vorhanden ist, fördert also der Kompressor auch noch in solchen Betriebszuständen zum Beispiel bei Teillast und im Leerlauf, in denen eine Aufladung nicht mehr erforderlich bzw. sogar nicht mehr erwünscht ist. Es würden somit Leistungsverluste entstehen und zusätzlich ergeben sich ungünstige Temperaturerhöhungen des geförderten und gegebenenfalls nach Entspannung wieder in den Einlaß des Laders zurückgeführten Arbeitsmittels.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, bei einer Verdrängermaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Bauart auf einfache Weise eine Begrenzung der inneren Druckerhöhung zu ermöglichen, um so insbesondere bei ihrer Anwendung als Ladekompressor für Brennkraftmaschinen eine Reduzierung der Antriebsleistung bei Teillast der Brennkraftmaschine zu erreichen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß wird durch eine direkte, steuerbare Verbindung der Arbeitsräume mit dem Auslaß eine Ableitung des Arbeitsmittels vor Erreichen des maximalen Ladedruckes und damit eine Druckbegrenzung vorgenommen. Auf diese Weise wird zwar immer noch eine gewisse Antriebsleistung für die Verdrängermaschine in Kauf genommen, jedoch ist diese wesentlich kleiner, als wenn der volle Ladedruck am Ende des Spiralganges erzeugt würde, der anschließend ohnehin wieder auf das Einlaßdruckniveau der im Teillastbetrieb arbeitenden Brennkraftmaschine reduziert werden müßte.
  • Die Steuerung dieser Verbindungsleitungen kann nun mit Hilfe von in den Verbindungsleitungen angeordneten Absperrvorrichtungen, die beispielsweise durch Ventile oder Schieber gebildet sein können, vorgenommen werden. Dabei kann bei Verwendung der Verdrängermaschine als Ladekompressor für Brennkraftmaschinen eine Steuerung der Absperrvorrichtungen in der Weise in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine erfolgen, daß unterhalb einer eine Aufladung erfordernden Belastung der Brennkraftmaschine die Verbindung zu dem Aus laß durch Öffnung der Absperrvorrichtungen hergestellt, dagegen oberhalb dieser Grenzbelastung durch Schließen der Absperrvorrichtung unterbrochen wird.
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiel der Erfindung in teils schematischer Darstellungsweise gezeigt, die im folgenden näher erläutert werden. Dabei zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Verdrängermaschine, bei der seitliche Drehschieber zur Verbindung der Arbeitsräume mit dem Auslaß vorgesehen sind und Figur 2 eine Teilansicht eines Schnitts durch das Gehäuse einer Verdrängermaschine mit durch zylindrische Drehschieber gesteuerten Verbindungsleitungen.
  • In der Figur 1 der Zeichnung ist mit 1 die Verdrängermaschine insgesamt bezeichnet, deren Gehäuse aus zwei Teilgehäusen 2 und 3 zusammengesetzt ist, die jeweils zwei durch spiralförmig verlaufende Schlitze 4a, 4b bzw. 5a, 5b gebildete Verdrängerkammern aufweisen.
  • Ein in diesem Gehäuse umlaufender Läufer ist insgesamt mit 6 bezeichnet und weist eine Trägersc eibe 7 zur Aufnahme von jeweils zwei auf beiden Seiten angeordneten, spiralförmig ausgebildeten bandförmigen Verdrängerkörpern 8a, 8b bzw. 9a, 9b auf, die jeweils in die ihnen zugeordneten Verdrängerkammern hineinragen.
  • Der Läufer 6 wird von einer Antriebswelle 10 über einen Exzenterbund 11 angetrieben, der über ein Radiallager 13 und gegebenenfalls vorgesehene Axiallager 14 in einer zylindrischen Nabe 12 des Läufers 6 gelagert ist. Dabei erfolgt der Antrieb des Läufers so, daß alle Punkte der Verdrängerkörper jeweils eine durch den Exzenterhub begrenzte, im wesentlichen auf einer Kreisbahn liegende Bewegung ausführen und wobei die zwischen den Verdrängerkörpern und den Umfangswänden der Verdrängerkammern gebildeten Arbeitsräume kontinuierlich von dem Einlaß zu dem Auslaß vorbewegt werden.
  • Zu diesem Zweck muß der Läufer 6, wie hier nicht weiter dargestellt ist, eine Führung, beispielsweise in Form einer zweiten, am äußeren Rand der Trägerscheibe 7 angreifenden Exzenteranordnung aufweisen, die mit der ersten Exzenteranordnung über eine Getriebeanordnung zwangsschlüssig verbunden ist. Anstelle einer solchen zweiten Exzenteranordnung könnte aber auch eine Schwinghebellagerung vorhanden sein.
  • Die in dem Gehäuse 2, 3 gelagerte Antriebswelle weist eine Keilriemenscheibe 15 auf, über die mittels eines Keilriementriebes der Antrieb beispielsweise von der Kurbelwelle einer zugeordneten Brennkraftmaschine erfolgt, deren Aufladung die Verdrängermaschine bewirken soll.
  • Wie in der Zeichnung angedeutet ist, sind zur Druckbegrenzung der Verdrängermaschine den einzelnen Arbeitsräumen zugeordnete steuer.
  • bare Verbindungen mit den mit einer Auslaßleitung 17 verbundenen Auslaßräumen 16a und 16b vorgesehen, die untereinander durch Verbindungsöffnungen 24.in der Trägerscheibe 7 verbunden sind. Diese Verbindungen werden bei dem in der Figur 1 gezeigten Äusführungsbeispiel durch stirnseitig in den beiden Gehäuseteilen 2 und 3 vorgesehene Drehschieber 18 und 20 gebildet, die um ihre Mittelachsen 18a bzw. 20a drehbar gehalten sind und Verbindungsleitungen 15 bzw.
  • 21 zur Verbindung der jeweils radial unter- bzw. oberhalb der jeweiligen Verdrängerkörper 8a und 9a gebildeten Arbeitsräume mit den Auslaßräumen 16a und 16b herstellen. Dabei sind die unter- bzw.
  • oberhalb der Verdrängerkörper 8a und 9a gebildeten Arbeitsräume jeweils miteinander durch in der Trägerscheibe 7 angeordneten Verbindungsöffnungen 22 und 23 verbunden.
  • Auch die an der Ober- bzw. Unterseite der beiden Verdrängerkörper 8b und 9b in den Verdrängerkammern 4b und 5b gebildeten Arbeitsräume sind durch hier nicht gezeigte Drehschieber mit den Auslaßräumen 16a und 16b verbindbar. Die Verbindung der Arbeitsräume erfolgt dabei bezogen auf den Abstand zu dem Einlaß der jeweiligen Verdrängerkammern an der gleichen Stelle.
  • Die Steuerung der Verbindung zwischen den in den Verdrängerkammern gebildeten Arbeitsräumen und den Auslaßräumen ergibt sich durch Verdrehen der Drehschieber. Während in der in der Zeichnung gezeigten Stellung der Drehschieber die Verbindung zwischen den Arbeitsräumen und dem Auslaß hergestellt ist, wird diese Verbindung bei einer Verdrehung um 90" unterbrochen, so daß die Druckbegrenzung der Verdrängermaschine aufgehoben ist. Die Verdrehung der Drehschieber kann dabei durch hier nicht weiter gezeigte Stellmotoren in Abhängigkeit von der Belastung der zugeordneten Brennkraftmaschine erfolgen und zwar so, daß unterhalb einer eine Aufladung erfordernden Lastanforderung an die Brennkraftmaschine diese Verbindung geöffnet, bei höheren Lasten dagegen geschlossen wird. Die Stellmotoren können dabei elektrisch, pneumatisch oder auf andere bekannte Weise arbeiten, wobei die Heranziehung des ein Maß für die Belastung der Brennkraftmaschine darstellenden Saugrohrunterdruckes bei einem pneumatisch arbeitenden Stellmotor besonders vorteilhaft sein kann.
  • Bei der Ausführung nach der Figur 2 wird die Verbindung zwischen den von dem Verdrängerkörper 8 in der Verdrängerkammer 4 des Gehäuses 2 gebildeten Arbeitsräumen 29 und 30 mit dem Auslaßraum 16 durch Verbindungsleitungen hergestellt, die an dem radial äußeren Gehäuseteil durch eine radiale Bohrung 25 und eine axiale Bohrung 26 und an dem radial inneren Gehäuseteil durch eine radiale Bohrung 31 angedeutet sind. In diesen Verbindungsleitungen, die auf hier nicht näher gezeigte Weise direkt mit dem Auslaßraum 16 oder auch der Auslaßleitung selbst verbunden sind, können zylindrische Drehschieber 28 bzw.
  • 32 angeordnet sein, die in Abhängigkeit von der -Belastung der zugeordneten, die aufgeladene Luft der Verdrängermaschine aufnehmenden Brennkraftmaschine steuerbar sind. In der Zeichnung sind die Drehschieber 28 und 32 jeweils in ihrer Öffnungsstellung gezeigt, in der die Arbeitsräume 29 und 30 mit dem Auslaß verbunden sind, was einer Leistung der Brennkraftmaschine unterhalb der eine Aufladung erfordernden Lastanforderung entspricht.
  • An dieser Stelle sei erwähnt, daß der Querschnitt und die Lage der Verbindungsleitungen relativ zum Eintritt der jeweiligen Verdrängungskammern das Maß der Druckbegrenzung bestimmen. Dabei lassen sich sowohl axiale als auch radial angeordnete Verbindungsleitungen ausführen, in denen durch Drehschieber oder auch durch einfacbeKlappenmechanismen oder andere querschnittssteuernde Organe erreichte Steuerungen verwendet werden. Die auf diese Weise erreichte Druckbegrenzung ermöglicht eine Reduzierung der für die Verdrängermaschine erforderlichen Antriebsleistung und damit eine Verbesneru.ng des Wirkungsgrades der aufgeladenen Brennkraftmaschine im Teillastbereich der Brennkraftmaschine, in dem ein erhöhtes Ansaug-Druckniveau nicht erforderlich ist, sowie eine Absenkung der Luftaustrittstemperaturen hinter dem Verdichter.

Claims (3)

  1. ANSPRtrCRE Verdrängermaschine für kompressible Medien mit wenigstens einer in einem feststehenden Gehäuse angeordneten, nach Art eines spiralförmig verlaufenden Schlitzes ausgebildeten Verdrängerkammer und mit einem dieser 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 im wesentlichen auf einer Kreisbahn liegende Bewegung ausführt, und dessen Krümmun gegenüber derjenigen der Verdrängerkammer so bemessen ist, daß er die inneren und äußeren Umfangswände der Verdrängerkammer an jeweils mindestens einer beim Betrieb in Umfangsrichtung kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie nahezu berührt, wobei zwischen den Umfangswänden der Verdrängerkammer und dem Verdrängerkörper gebildete sichelförmige Arbeitsräume unter Verringerung des von ihnen eingeschlossenen Volumens von einem Einlaß zu einem Auslaß verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich-zwischen dem Ein- und dem Auslaß die Arbeitsräume unmittelbar mit dem Auslaß (16, 17) verbindende, steuerbare Verbindungsleitungen (19; 21; 25, 26; 31) vorgesehen sind.
  2. 2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungsleitungen (25, 26; 31) steuerbare Absperrvorrichtungen (28; 32) eingeschaltet sind.
  3. 3. Verdrängermaschine nach Anspruch 1 oder 2 zur Verwendung als Ladekompressor für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtungen (28, 32) in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine in der Weise steuerbar sind, daß sie unterhalb einer eine Aufladung erfordernden Belastung in Öffnungsrichtung und oberhalb derselben in Schließrichtung betätigt werden.
DE19823216146 1982-04-30 1982-04-30 Verdraengermaschine fuer kompressible medien Withdrawn DE3216146A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3521253A1 (de) * 1985-06-13 1986-12-18 Bock GmbH & Co Kältemaschinenfabrik, 7440 Nürtingen Spiralverdichter
DE3744866C2 (en) * 1987-08-12 1990-04-26 Dancho Zochev Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Donkov Rotary piston compressor with radial channels
DE102007043579A1 (de) * 2007-09-13 2009-03-19 Handtmann Systemtechnik Gmbh & Co. Kg Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3744866C2 (en) * 1987-08-12 1990-04-26 Dancho Zochev Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Donkov Rotary piston compressor with radial channels
DE102007043579A1 (de) * 2007-09-13 2009-03-19 Handtmann Systemtechnik Gmbh & Co. Kg Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip

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