DE3231754A1

DE3231754A1 - Verdraengermaschine fuer kompressible medien

Info

Publication number: DE3231754A1
Application number: DE19823231754
Authority: DE
Inventors: Hans 4060 Viersen Baumgartner; Manfred 4000 Düsseldorf Brandstädter; Rainer 4100 Duisburg Südbeck
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1982-08-26
Filing date: 1982-08-26
Publication date: 1984-03-08
Also published as: IT8348264A0; US4531899A; FR2532371B1; IT1206150B; JPS5999086A; DE3231754C2; FR2532371A1; GB8321993D0; GB2125901B; GB2125901A

Description

Verdrängermaschine für kompressibie Medien

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine für kompressible Medien mit einem Ringkolben in einem aus konzentrisch angeordneten Zylinderwänden und einer Längswand des Gehäuses gebildeten Ringraum, wobei der Ringkol· ben -von einer Kurbel auf einer geschlossenen Kreisbahn und von einer einerseits am Gehäuse und andererseits am Ringkolben angelenkten Kurbelschwinge mit einer längeren Kurbel als die des Kurbeltriebs auf einer nicht geschlossenen Linie bewegt- eine Verdrängerbewegung ausführt und einen Schlitz für die Längswand aufweist, der die ringkolbenbildende Zylinderwand in einen saugseitigen Anfang und ein druckseitiges Ende teilt.

Derartige Verdrängermaschinen weisen einen einsinnig ablaufenden Fördervorgang mit einer geringen Relativgeschwindigkeit des Ringkolbens auf, so daß der Einsatz als Verdichter oder Vakuumpumpe dort interessant erscheint, wo hohe Verdichtungsverhältnisse ohne oder bei geringer Schmierung erreicht werden sollen.

Hierfür ist jedoch eine präzise Abwälzung und Abdichtung zwischen den radialen Kontaktstellen des Ringkolbens und den konzentrisch angeordneten Zylinderwänden und der Längswand des Gehäuses notwendig, insbesondere dann, wenn die Verdrängermaschine für eine berührungsfrei ablaufende Verdrängerbewegung des Ringkolbens konzipiert ist, bei der durch die notwendigen Spalte zwischen dem Ringkolben und dem Gehäuse erhebliche Druckverltiste entstehen.

Aus der DE-PS 177654 ist eine derartige Verdrängermaschine bekannt, die» wie aus Fig. 3 und Fig. 4 der Zeichnung entnehmbar ist, einen symmetrisch aufgebauten Ringkolben aufweist, d. h. beidseitig axial abstehend auf einer die Nabe für die Lagerung der Kurbel aufweisenden Scheibe angeordnet ist, wobei der Ringkolben mit einem Längsschlitz auf der die Zylinderwände verbindendenLängswand gleitet.

Da die inneren Zylinderwände für die Aufnahme der Scheibe axial abgesenkt sind, dies jedoch für die Längswand nicht möglich ist, da sonst die Saug- und Druckkammern kurzgeschlossen sind, ist in der Scheibe eine Ausnehmung für die Aufnahme der Längswand vorhanden, damit der Ringkolben die Verdrän-

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gerbewegung ausführen kann. Diese Ausnehmung ist in der Zeichnung nicht dargestellt, sie ist jedoch im beschreibenden Text erwähnt. Diese Ausnehmung muß eine vom Längsschlitz abweichende größere Breite aufweisen, da der Ringkolben um die Geradführung an der Längswand schwingt. Hierdurch ergibt sich eine veränderliche Spaltbildung bei der Bewegung des Ringkolbens, durch die die innere Saugkammer mit der inneren Druckkammer verbunden wird, was zusätzlich zu erheblichen Druckverlusten und damit Leistungsverlusten führt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verdrängermaschine eingangs genannter Art so zu gestalten, daß das Kurzschließen der inneren Arbeitskammern verhindert wird und zur Kompensation der Druckverluste und zur Wirkungsgradverbesserung eine innere Verdichtung während des Fördervorgangs erreichbar ist bevor das Medium durch den Auslaß abgegeben wird, was jedoch nur für kompressible Medien durchführbar ist, so daß die Verdrangermaschine als Kompressor einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Längswand teilweise die vom druckseitigen Ende bei der Verdrängerbewegung vort der¹ äußeren Zylinde'wand zur inneren Zylinderwand beschriebene Hüll kurve mit minimalem Spalt behaftet umfaßt und/oder das druckseitige Ende einen sichelförmigen Ansatz aufweist, dessen bei der Verdrängerbewegung von der inneren Zylinderwand zur äußeren Zylinderwand beschriebene Hüllkurve teilweise das durch den Auslaßschlitz bestimmte Ende der inneren Zylinderwand mit minimalem Spalt behaftet umfaßt. Vorteilhafte Ausgestalturigen sind in den weiteren Ansprüchen angebenen.

Mit der Erfindung sind folgende Vorteile erziel bar:

a) Die Verdrängermaschine ist mit innerer Verdichtung betreibbar, wodurch der Wirkungsgrad verbessert und die Abmessungen verringert werden können. In Verbindung mit einer Regelung durch Abblasen oder Abkoppeln ist eine dafür passende Auswahl zwischen einer inneren Verdichtung für beide Teil kammern, für nur eine Teilkammer oder ggfs. für keine Teilkammer möglich geworden.

b) Im Zusammenhang mit der an der radialen Erweiterung bzw. direkt in einer kreisförmigen Ausnehmung mittels eines Scheibenansatzes angelenkten Kurbel schwinge ist es möglich, die Längswand zu teilen, so daß der bei bekannten Maschinen vorliegende Kurzschluß zwischen den saugenden und. den drückenden Teil kammern vermieden ist.

c) Die Vorteile einer durch die symmetrische Ausbildung des Ringkolbens und fliegender Lagerung auf dem exzentrischen Kurbelzapfen für hohe Drehzahlen geeignete und mit geringem Aufwand montierbare Verdrängermaschine zu erreichen, die mit geringstem Leistungsverlust betrieben werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:
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Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Verdrängermaschine mit innerer Verdichtung in einem Förderraum

Fig. 2 eine Variante der Verdrängermaschine nach Fig. 1 30

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Verdrängermaschine mit innerer Verdichtung in beiden Förderräumen

Fig. 4 einen' Längsschnitt durch die Kontaktstellen des Ringkolbens der Verdrängermaschine nach Fig. 1 bis Fig. 3.

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Fig. 1 und Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ver^u drängermaschine im Querschnitt und im Längsschnitt, bestehend aus zwei Gehäuseteilen 1, 2, die mit konzentrisch angeordneten Zylinderwänden 3, 4 einen Ringraum 5 bilden, wobei das Gehäuseteil 1 für die Lagerung einer Kurbelwelle 6 gestaltet ist, die außerhalb des Gehäuses eine Riemenscheibe 7 aufweist.

Der exzentrische Kurbelzapfen 8 der Kurbelwelle 6 ist in einer Nabe 9 eines im Ringraum 5 angeordneten Ringkolbens 10 gelagert, die auf öihör Scheibe 11, ebenso wie eine Zylinderwand 12 beidseitig axial davon ab¹ stehend angeordnet ist, wobei die Scheibe 11 öffnungen 13 aufweist* die so angeordnet sind, daß sie den durch die Zylinderwand 3 gebildeten inneren Raum 14 bei der Verdrängerbewegung nicht überschreiten. Das Gehäuseteil 2 weist in Axialrichtung mittig einen Anschlußtrakt 15 für einen Verbraucher auf. Ein Ansaugtrakt 16 für die Zuführung tritt radial in das Gehäuse ein und ist aus den beiden Gehäuseteilen 1, 2 gebildet. Der Ringkolben 10 weist einen Längsschlitz 17 für die Aufnahme einer die konzentrisch angeordneten Zylinderwände 3, 4 verbindenden Läflcjswand 18 auf, wobei der Schlitz 17 bzw. die Längswand 18 einen saugseitigeh Anfang 19 und ein druckseitiges Ende 20 der Zylinderwand 12 biläerii Im Bereich des Anschlußtrakts 16 für die Zuführung des Fördörntediums Ut auf einer Achse 21 eine Kurbel schwinge 22 gelagert, an die andererseits der Ringkolben 10 mit einer radialen Erweiterung 23 der Scheibe W zwischen dem Anfang 19 und dem Ende 20 der Zylinderwand 12 und einer darin angeordneten Bohrung 24 mittels eines Stiftes 25 angelenkt ist, wobei die Kurbel schwinge 22 die radiale Erweiterung 23 mit einer Gabel 26 erfaßt.

Der Ringkolben 10 weist immer spaltbehaftete Kontaktstellen 27, 28 zu der äußeren Zylinderwand 4 und der inneren Zylinderwand 3 auf, wodurch in Verbindung mit der Längswand 18 der verbleibende Ringraum 5 in vier teil räume 29, 30, 31, 32 aufgeteilt wird, von denen zwei immer auf Ansaugen und zwei auf Druck arbeiten. Die Teil räume 29, 30 arbeiten¹ auf Ansaugen¹ und sind über den Ansaugtrakt 16 und den Schlitz 17 in der Zylinderwand 12 des Ringkolbens 10 mit der Atmosphäre bzw. dem Mediumreservoir verbunden. Die Teilräume 31, 32 arbeiten auf Druck und sind über den zwischen dem druckseitigen Ende 20 und der Zylinderwand 12 des RingkolbenS 10 und der Längswand 18 sich bildenden Spalt 33 und einen Auslaßschlitz 34 der

inneren Zylinderwand 3 mit Raum 14 verbunden, der den Anschlußtrakt 15 für den Verbraucher aufweist.

Bei einem Umlauf des Ringkolbens 10 der Verdrängermaschine nach Fig. 1 wird das Medium durch die inneren Teil kammern 30, 31 ohne innere Verdichtung gefördert und durch die äußeren Kammern 29, 32 mit innerer Verdichtung gefördert, da das druckseitige Ende 20 der Zylinderwand 12 des Ringkolbens 10 bei der Verdrängerbewegung von der äußeren Zylinderwand 4 zur inneren Zylinderwand 3, bei der bei bekannten Maschinen bereits ein Ausstoß des Mediums möglich ist, durch die teilweise Umfassung durch die Längswand 18 erst ab einer vorbestimmten Stellung zwischen der äußeren und der inneren Zylinderwand 4, 3 aus der Umfassung austritt und damit das Ausstoßen des Mediums, das durch das verhinderte Ausstoßen komprimiert wurde, durch den dann entstehenden Spalt 33 zwischen dem Ende 20 der Zylinderwand 12 und der Längswand 18 geschieht.

In Fig. 2 ist als Variante eine Ausführung dargestellt, bei der die Kurbelschwinge 22 mit einem Scheibenansatz 35 versehen ist, der direkt in eine komplementäre, kreisförmige Ausnehmung 36 der Scheibe 11 des Ringkolbens .10 zwischen dem Anfang 19 und dem Ende 20 der Zylinderwand 12 drehbar eingreift, wobei der Scheibenansatz 35 die Dicke der Scheibe 11 aufweist.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Ausführung dargestellt, bei der durch die inneren und äußeren Teilkammern 29, 30, 31, 32 mit innerer Verdichtung gefördert wird, d. h. dadurch daß das druckseitige Ende 20 der ZyIin-Herwand. 12 einen sichelförmigen Ansatz 37 aufweist, der bei der Verdrängerbewegung von der innereren Zylinderwand 3 zur äußeren Zylinderwand 4, bei der bei bekannten Maschinen bereits ein Ausstoß des Mediums möglich ist, erst ab einer vorbestimmten Stellung einen Spalt zwischen dem sichelformigen Ansatz 37 und ein durch den Auslaßschlitz 34 bestimmtes Ende 38 der inneren Zylinderwand 3 des Gehäuses zuläßt, so daß auch hier das Medium vor dem Ausstoßen komprimiert wird.

In allen dargestellten Ausführungen ist eine mit minimalem Spalt behaftete Abdichtung zwischen den auf Ansaugen und den auf Druck arbeitenden Teilräumen durch überlappende, radienförmige Flächen 35, 36, 40, 41 im Gehäuse, an der Kurbel schwinge-22 und am Ringkolben 10 im Bereich der Scheibe sicherstellt.

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Leerseite

Claims

PIERBURG GMBH & CO KG
Leuschstrasse 1

N e u s s

Patentansprüche

Qly Verdrängermaschine für kompressible Medien mit einem Ringkolben (10) in einem aus konzentrisch angeordneten Zylinderwänden (3, 4) und einer Längswand (18) des Gehäuses (1, 2) gebildeten Ringraum (5)* wobei der Ringkolben (10) -von einem Kurbe¹ trieb (8) auf einer ge^ schlossenen Kreisbahn und von einer einerseits am Gehäuse (1, 2) Und andererseits am Ringkolben (10) angelenkten Kurbel schwinge (22) rrtit einer längeren Kurbel als die des Kurbeltriebs auf einer nicht ge^J schlossenen Linie bewegt- eine Verdrängerbewegung ausführt und eihen Schlitz (17) für die Längswand (18) aufweist, der die ringkolbenbildende Zylinderwand (12) in einen saugsei ti gen Anfang (19) und ein druckseitiges Ende (20) teilt, dadurch gekennzeichnet, daß die Längswand (18) teilweise die vom druckseitigen Ende (20) bei der Verdrängerbewegung von der äußeren Zylinderwand (4) zur inneren Zylinderwand (3) beschriebene Hüll kurve mit minimalem Spalt behaftet umfaßt.

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2. Verdrängermaschine, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das druckseitige Ende (2Q) einen sichelförmigen Ansatz (37) aufweist, dessen bei der Verdrängerbewegung von der inneren Zylinderwand (3) zur äußeren Zylinderwand (4) beschriebene Hüll kurve teilweise das den Auslaßschlitz (34) bestimmende Ende (38) der inneren ZyTinderwand (3) mit minimalem Spalt behaftet umfaßt.
3. Verdrängermaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderwand (12) des Ringkolbens (10) beidseitig axial abstehend auf einer eine Nabe (9) zur Lagerung des Kurbeltriebs (8) aufweisenden Scheibe (11) angeordnet ist.
4. Verdrängermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (11) radial mit der Zylinderwand (12) abschließt.
5. Verdrängermaschine nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (11) zwischen dem saugseitigen Anfang (19) und dem druckseitigen Ende (20) der Zylinderwand (12) eine radiale Erweiterung (23) aufweist, die in den Ansaugtrakt (16) hineinragt und eine Bohrung (24) für die Aufnahme eines die Erweiterung (23) mit der Kurbel schwinge (22) verbindenden Stiftes (25) aufweist.
6. Verdrängermaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel schwinge (22) in Form einer Gabel (26) angelenkt ist.
7. Verdrängermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (11) zwischen dem saugseitigen Anfang (19) und dem druckseitigen Ende (20) der Zylinderwand (12) eine kreisförmige Ausnehmung (36) aufweist, in die ein aus dem Ansaugtrakt (16) in den Rinqraum hineinragender Scheibenansatz (35) der Kurbel schwinge (22) drehbar aufgenommen ist.

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8. Verdrängermaschine nach Anspruch 5 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 2) im Bereich der HUTl-lwrve der Scheibe (11) um mindestens die Scheibendicke axial abgesenkt ist.
9. Verdrängermaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 2) im Bereich der Hüllkurve der Kurbel schwinge (22) um mindestens die Scheibenansatzdicke axial abgesenkt ist ·
10. Verdrängermaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Axial spalte durch Abmessungen und die Längsspalte durch überlappende, radienfdrmige Flächen (35, 36, 40, 41) des Gehäuses (1, 2), der Kurbelschwinge (22) und des Ringkolbens (10) begrenzt sind.

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