DE3309587A1

DE3309587A1 - Displacement machine for fluids

Info

Publication number: DE3309587A1
Application number: DE19833309587
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 4060 Viersen Baumgartner; Manfred Dipl.-Ing. 4000 Düsseldorf Brandstädter; Rainer Dipl.-Ing. 5143 Wassenberg Südbeck
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1983-03-17
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1984-09-27
Also published as: DE3309587C2

Abstract

Spiral or ring piston displacement machine with a displacement element, formed from a rib, in a housing provided with correspondingly shaped walls, the axial movement gaps of which are minimised by sealing elements which have a U-shaped cross-section and, in the event of displacement movement, engage in recesses in the displacement element and in the housing walls.

Description

Verdrängermaschine für FluideDisplacement machine for fluids

Die Erfindung betrifft eine Spiral- bzw. Ringkolbenverdrängermaschine mit einem aus mindestens einer Rippe gebildeten Verdrängungskörper in einem mit entsprechend geformten Wänden versehenen Gehäuse, wobei der axiale Bewegungsspalt zwischen Verdrängungskörper und Gehäuse durch Dichtelemente minimiert ist.The invention relates to a spiral or rotary piston displacement machine with a displacement body formed from at least one rib in one with appropriately shaped walls provided housing, the axial movement gap between the displacement body and the housing is minimized by sealing elements.

Derartige Xerdrängermaschinen weisen einen einsinnig ablaufenden Fördervorgang auf, so daß deren Einsatz als Verdichter oder Vakuumpumpe dort vorteilhaft ist, wo eine hohe Verdichtung ohne oder bei geringster Schmierung erreicht werden soll.Such Xerdrängermaschinen have a unidirectional conveying process so that their use as a compressor or vacuum pump is advantageous there, where high compression is to be achieved with little or no lubrication.

Hierfür ist jedoch eine präzise Abwälzung und Abdichtung zwischen der Rippe des Verdrängungskörpers und der Gehäusewand notwendig, um einen akzeptablen Wirkungsgrad zu erreichen, wobei Verschleiß oder Festlaufen des Verdrängungskörpers ausgeschlossen sein sollte.For this, however, there is a precise shifting and sealing between the rib of the displacer and the housing wall necessary to achieve an acceptable To achieve efficiency, with wear or sticking of the displacement body should be excluded.

Die Abdichtung betrifft einerseits die radialen, die Förderkammer bildenden Kontaktstellen und andererseits die notwendigen axialen Bewegungsspalte, wobei letztere durch ihre Längen beträchtliche Verlustleistungen verursachen, die weit größer als die durch die Kontaktstellen verursachten sind. Aus diesem Grund ist beispielsweise in der DE-OS 28 ol 206 vorgeschlagen worden, die axialen Bewegungsspalte durch Dichtelemente zu minimieren, die in Kanäle der Rippe und der Gehäusewände eingepaßt sind.The seal affects on the one hand the radial, the delivery chamber forming contact points and on the other hand the necessary axial movement gaps, the latter causing considerable power losses due to their lengths are far larger than those caused by the contact points. For this reason has been proposed, for example, in DE-OS 28 ol 206, the axial movement gap by minimizing sealing elements in channels of the rib and the housing walls are fitted.

Hierfür ist es jedoch erforderlich, die Rippe und die Gehäusewand um den Betrag der Kanalbreite zu verbreitern, wodurch eine Vergrößerung der Maschine und der bewegten Massen notwendig wird, wobei letzeres eine Beschränkung der Antriebsdrehzahl oder die änderung der Lager bedingt.However, this requires the rib and the housing wall to widen by the amount of the channel width, thereby increasing the size of the machine and the moving masses is necessary, the latter limiting the drive speed or the change in bearings is conditional.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spiral- bzw. Ringkolbenverdrängermaschine für den Einsatz von Dichtelementen zu gestalten, ohne die erwähnten Nachteile zu erreichen.The object of the invention is therefore to provide a spiral or rotary piston displacement machine to design for the use of sealing elements without the disadvantages mentioned reach.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtelemente einen U-förmigen Querschnitt bildende Wände aufweisen, die die Rippe des Verdrängungskörpers radial und axial davon abstehend, mit minimalem Spalt behaftet umfassen und bei der Verdrängungsbewegung mit minimalem Spalt behaftet in Ausnehmungen der Gehäusewand eintreten und/oder die freistehenden Gehäusewände umfassen und bei der Verdrängungsbewegung in Ausnehmungen der Rippe des Verdrängungskörpers eintreten. Bei einer anderen Ausführung können die Dichtelemente auch eine durch Ausnehmungen der freien Gehäusewände gebildete Rippe umfassen.According to the invention, this object is achieved in that the sealing elements have a U-shaped cross-section forming walls which form the rib of the displacement body radially and axially protruding therefrom, encompass with minimal gap and at the displacement movement with a minimal gap in recesses in the housing wall enter and / or include the free-standing housing walls and during the displacement movement enter recesses in the rib of the displacement body. In another version the sealing elements can also be formed by recesses in the free housing walls Include rib.

Durch die Erfindung sind Toleranzen für eine wirtschaftliche Fertigung erreichbar geworden und eine geringere Dimensionierung der Bauteile und gegebenenfalls der Maschine insgesamt, da der Wirkungsgrad gegenüber einer Maschine ohne Dichtelemente wesentlich verbessert ist.The invention provides tolerances for economical production become achievable and a smaller dimensioning of the components and possibly of the machine as a whole, since the efficiency compared to a machine without sealing elements is much improved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described below.

Es zeigt: Fig. 1: einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine Fig. 2: einen Längsschnitt Fig. 3: einen Verdrängerkörper mit Dichtleiste Fig. 4: eine Einzelheit der Fig. 2.It shows: FIG. 1: a cross section of a displacement machine according to the invention Fig. 2: a longitudinal section Fig. 3: a displacement body with a sealing strip Fig. 4: a detail of FIG. 2.

Die Erfindung ist an einer Spiralverdrängermaschine dargestellt und beschrieben. Sie ist jedoch wegen der Ahnlichkeit des Spiralprinzips mit dem Ringkolbenprinzip auch auf eine Ringkolben-Verdrängermaschine übertragbar.The invention is shown on a scroll displacement machine and described. However, it is because of the similarity of the spiral principle with to the The rotary piston principle can also be transferred to a rotary piston displacement machine.

Die Verdrängermaschine weist zwei Gehäusehälften 1,2 auf, wobei die Gehäusehälfte 1 für die Lagerung einer Kurbelwelle 3 ausgestattet ist, die mit einer Riemenscheibe 4 versehen ist. Der exzentrische Kurbel zapfen 5 der Kurbelwelle 3 ist in einer Nabe 6 eines Verdrängungskörpers 7 gelagert, die auf einer Scheibe 8, ebenso wie eine (Spiral-) Rippe 9 beidseitig axial davon abstehend angeordnet ist. Die Gehäusehälfte 2 weist in Axialrichtung mittig angeordnet einen Anschlußtrakt 1o für einen Verbraucher auf. Ein zweiter Anschlußtrakt 11 für die Zu- oder Abführung tritt tangential zum Außendurchmesser des Gehäuses ein und ist aus den Gehäuseteilen 1,2 gebildet. Im Bereich des Anschlußtraktes 11 ist eine Kurbelschwinge 12 gelagert, an die andererseits der Verdrängungskörper 7 angelenkt ist.The displacement machine has two housing halves 1,2, the Housing half 1 is equipped for the storage of a crankshaft 3, which is equipped with a Pulley 4 is provided. The eccentric crank pin 5 of the crankshaft 3 is mounted in a hub 6 of a displacement body 7, which is on a disc 8, as well as a (spiral) rib 9 arranged axially protruding therefrom on both sides is. The housing half 2 has a connection tract arranged centrally in the axial direction 1o for a consumer. A second connecting wing 11 for the supply or discharge occurs tangentially to the outer diameter of the housing and is out of the housing parts 1.2 formed. In the area of the connecting wing 11, a crank arm 12 is mounted, on the other hand, the displacement body 7 is articulated.

Wird die Kurbelwelle 3 in Drehung versetzt, dann bewegt sich der Verdrängungskörper 7 und führt eine Relativbewegung örtlich unterschiedlicher Größe aus, deren Hüllkurve durch Ausnehmungen und Wände der Gehäusehälften 1,2, eine Gehäusespirale bildend umschlungen ist, so daß ständig wenigstens zwei radiale, spaltbehaftete, linienförmige Kontaktstellen 14,15 zwischen der (Spiral-) Rippe 9 des Verdrängungskörpers 7 und der Gehäusewand 13 bestehen, zwischen denen sich sichelförmige Förderkammern bilden, in denen ein Fluid infolge der erwähnten Bewegung einsinnig gefördert werden kann. Da sich bei jedem Kurbeizapfen-Umiauf zeitweilig zwei Kontaktstellen auf der inneren und auf der äußeren Fläche der Gehäusewand 13 einstellen, entstehen innere und äußere Förderkammern, so daß während eines Umlaufs kontinuierlich gefördert wird.If the crankshaft 3 is set in rotation, the displacement body moves 7 and performs a relative movement of locally different magnitudes, the envelope of which through recesses and walls of the housing halves 1,2, forming a housing spiral is entwined, so that there are always at least two radial, gap-like, linear Contact points 14,15 between the (spiral) rib 9 of the displacement body 7 and the housing wall 13 exist, between which sickle-shaped delivery chambers are formed, in which a fluid can be conveyed in one direction as a result of the movement mentioned. Since there are two contact points on the inner and set on the outer surface of the housing wall 13, inner and outer arise Delivery chambers, so that delivery is carried out continuously during one revolution.

In Fig. 2 sind Dichtelemente 16,17,20,21 dargestellt, die den freistehenden Teil der Gehäusewand 13 und die (Spiral-)Rippe 9 des Verdrängungskörpers 7 radial und axial davon abstehend, mit minimalem Spalt behaftet umfassen. Ebenso sind Ausnehmungen 18,19,22,23 dargestellt, in die die Wände 24,25 der Dichtelemente 16,17,20,21 bei der Verdrängungsbewegung mit minimalem Spalt behaftet eintreten können.In Fig. 2 sealing elements 16,17,20,21 are shown, which the free-standing Part of the housing wall 13 and the (spiral) rib 9 of the displacement body 7 radially and axially protruding therefrom, with a minimal gap. There are also recesses 18,19,22,23 shown, in which the walls 24, 25 of the sealing elements 16, 17, 20, 21 occur with a minimal gap in the displacement movement can.

7 Fig. # zeigt den Verdrängungskörper 7 mit der (Spiral-) Rippe 9, die teilweise für die Aufnahme der Dichtelemente 16,17 abgesenkt ist, was sinngemäß gleich auch für die Aufnahme der Dichtelementen 20,21 bei der freistehenden Gehäusewand 13 ausgeht sein muß. Auf der (Spiral-) Rippe 9 ist die Ausnehmung 22 im Bereich der Scheibe 8 ersichtlich. Die Dichtelemente sollten die Rippe 9 des Verdrängungskörpers 7 über wenigstens 360a umschlingen, da dadurch immer die Druckkammern gegenüber den Saugkammern durch Dichtelemente abgedichtet werden. 7 Fig. # Shows the displacement body 7 with the (spiral) rib 9, which is partially lowered to accommodate the sealing elements 16, 17, which is analogous the same also for receiving the sealing elements 20, 21 in the case of the free-standing housing wall 13 must have gone out. On the (spiral) rib 9, the recess 22 is in the area the disc 8 can be seen. The sealing elements should be the rib 9 of the displacement body 7 wrap around at least 360a, as this means that the pressure chambers are always opposite the suction chambers are sealed by sealing elements.

Anfang und Ende der Dichtelemente 16,17,20.21 können rund, eckig oder geschrägt ausgeführt sein.The beginning and end of the sealing elements 16,17,20.21 can be round, angular or be inclined.

Die Werkstoffauswahl für die Anlaufflächem im Gehäuse und am Verdrängungskörper und für die Dichtelemente erfolgte für eine geringe Reibung, wobei für die Dichtelemente bereits erfolgreich ein Polyimid (PI) eingesetzt wurde, daß eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist.The choice of material for the contact surfaces in the housing and on the displacement body and for the sealing elements took place for a low friction, whereby for the sealing elements a polyimide (PI) that has a high temperature resistance has already been used successfully having.

Wenn der Bewegungsspalt für die Kurbelschwinge 12 im Durchbruch der freistehenden Gehäusewand 13 mit einem Dichtelement abgedichtet wird, kann es vorteilhaft sein, das Dichtelement einstückig mit dem Dichtelement 20 bzw. 21 auszuführen, zumal hierdurch gleichzeitig eine Sicherung gegen Wandern des Dichtelementes auf der Spirale erreicht wird. Ebenso kann die freistehende Gehäusewand 13 in dem Bereich, der für die Aufnahme des Dichtelements 20, 21 vorgesehen ist, beidseitig ausgenommen sein, wodurch eine Rippe 26 (Fig. 4) für die Aufnahme des Dichtelements 20, 21 gebildet ist und das Dichtelement 20, 21 mit der Gehäusewand bündig abschließt. Hierdurch können die Ausnehmungen 22,23 des Verdrängungskörpers 7 entfallen.If the movement gap for the crank arm 12 in the breakthrough free-standing housing wall 13 is sealed with a sealing element, it can be advantageous be to perform the sealing element in one piece with the sealing element 20 or 21, especially this at the same time a safeguard against migration of the sealing element on the spiral is achieved. Likewise, the free-standing housing wall 13 in the area that is for the accommodation of the sealing element 20, 21 is provided, be excluded on both sides, whereby a rib 26 (FIG. 4) for receiving the sealing element 20, 21 is formed and the sealing element 20, 21 is flush with the housing wall. Through this the recesses 22, 23 of the displacement body 7 can be omitted.

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Claims

Claims spiral or rotary piston displacement machine with a Displacement body formed from at least one rib in one with accordingly molded walls provided housing, wherein the axial movement gap between the displacement body and the housing is minimized by sealing elements, which means that it is not possible to use it h n e t that the sealing elements (16, 17) forming a U-shaped cross-section walls (24,25) which the rib (9) of the displacement body (7) radially and axially protruding from it, encompassing a minimal gap and during the displacement movement enter recesses (18, 19) in the housing wall with a minimal gap.

2. Spiral or rotary piston displacement machine according to claim 1 or according to the preamble of claim 1, characterized in that the one Sealing elements (20, 21) having a U-shaped cross-section, the free-standing housing walls (13) include and during the displacement movement in recesses (22,23) of the rib (9) of the displacement body (7) enter.

3. spiral or rotary piston displacement machine according to claim 1 or according to the preamble of claim 1, characterized in that the sealing elements (20,21) a rib formed by recesses in the free-standing housing walls (13) (26) include.