DE3317696A1 - Verdraengermaschine fuer kompressible medien - Google Patents

Verdraengermaschine fuer kompressible medien

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DE3317696A1 DE19833317696 DE3317696A DE3317696A1 DE 3317696 A1 DE3317696 A1 DE 3317696A1 DE 19833317696 DE19833317696 DE 19833317696 DE 3317696 A DE3317696 A DE 3317696A DE 3317696 A1 DE3317696 A1 DE 3317696A1
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Klaus-Dieter Dr.-Ing. Emmenthal
Claus Müller
Otto Ing. Schäfer (grad.), 3180 Wolfsburg
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Volkswagen AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C19/00Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F01C19/08Axially-movable sealings for working fluids

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • Verdrängermaschine für kompressible Medien
  • Bie Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängermaschine für kompres sible Medien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Eine derartige Verdrängermaschine ist beispielsweise aus der DE-OS 31 41 525 bekannt geworden. Bei dieser Maschine werden die in axialer Richtung verbleibenden Spalte zwischen dem umlaufenden Läufer und dem feststehenden Gehäuse auch schon durch axiale Dichtelemente abgedichtet. Nun hat sich jedoch gezeigt, daß bei einer derartigen Maschine, bedingt durch Druckdifferenzen im Arbeitsmittel, ein Axialschub auf den Läufer ausgeübt wird, der dazu führt, daß dieser mit einer Stirnseite gegen das feststehende Gehäuse gedrückt wird. Diese Druckdifferenz im Arbeitsmittel kann dabei schon dadurch entstehen, daß das Arbeitsmittel im Bereich des radial inneren Auslaßraums von der einen Seite der Läuferscheibe durch in dieser angebrachte Ausnehmungen auf die anD der, einen Auslaßstutzen aufweisende Seite gefördert werden muß, wodurch infolge der Drosselung ein Druckabfall entsteht.
  • Dieser, wenn auch relativ geringe Axialschub auf den Läuf er der Verdrängermaschine fürht jedoch dazu, daß entweder die axial verschiebbaren, federbelasteten Dichtungen überbeansprucht werden, oder aber dazu, daß eine zusätzliche Axiallagerung der Iläuferscheibe bzw. der mit der Läuferscheibe starr verbundenen Antriebswelle vorgesehen werden muß.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und darüberhinaus eine in axialer Richtung eindeutig fixierte Lage des Läufers in dem Gehäuse zu erreichen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
  • Erfindungsgemäß wird also eines der Dichtelemente, und zwar eines auf der Seite, an der der Läufer infolge des Axialschubes am Gehäuse zur Anlage kommt, als in axialer Richtung starr und unverschiebbar ausgebildet, so daß es, insbesondere wenn es mit einer Gleitlager-Material-Paarung versehen ist, neben seiner Dichtfunktion auch eine Axiallagerfunktion ausübt. Dabei wird der Axialschub ausgenutzt, um eine eindeutige axiale Fixierung des Läufers in dem Gehäuse zu erreichen, so daß auch die übrigen, elastisch nachgiebigen Dichtelemente hinsichtlich ihres Federweges besser und genauer ausgelegt werden können. Da das Lagerdichtelement einen offenen, spiralförmigen Ring darstellt, der sich im allgemeinen über mehr als 3600 des Läuferumfanges erstreckt, ergibt sich eine günstige axiale Fixierung des Läufers ohne die Gefahr der Verkantung. Die in Kontakt miteinander befindlichen Flächen sind dabei so bemessen, daß die spezifische Belastung gering bleibt.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann dabei das Dichtelement aus einer in einer Nut des Läufers oder auch des Gehäuses gehaltenen spiralförmigen Leiste aus einem ölgetränkten Grauguß- oder auch Bronzematerial und die mit diesem zusammenwirkende Dichtfläche aus einer in der Gehäuse- bzw Läuferauenehmung gehaltenen Stahlblecheinlage bestehen.
  • In der Zeichnung ist ein Aus führungsbei spiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt in teils schematischer Darstellungsweise in Figur 1 einen teilweisen Längsschnitt durch den Läufer und das Gehäuse einer Verdrängermaschine und Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der asz Figur 1 mit dem erfindungsgemäßen Dichtelement.
  • In der Zeichnung ist mit 1 insgesamt eine Verdrängermaschine bezeichnet, die ein zweiteiliges Gehäuse 2a, 2b aufweist, in dem jeweils zwei in Form spiralförmiger Schlitze 9, 10 bzw 91, 12 ausgebildete Verdrängerkammern angeordnet sind Weiter ist ein scheibenförmiger Läufer 3 vorgesehen, der mit einer Nabe 4 auf einer hier nicht weiter gezeigten Exzenteranordnung einer Antriebswelle so gehalten ist, daß während des Betriebes jeder Punkt des Läufers eine durch die Exzentrizität der Exzenteranordnung bestimmte Kreisbewegung ausführt.
  • An der Läuferscheibe 3 sind auf beiden Seiten jeweils zwei leisten-oder zungenartige Verdrängerkörper 5, 6 bzw 7, 8 angeordnet, die in die Verdrängerkammern 9 bis 12 hineinragen Dabei weisen die Verdrängerkörper 5 bis 8 ebenfalls eine Spiralforn auf, deren Krümmung gegenüber derjenigen der Verdrängerkammern so bemessen ist, daß jeder Verdrängerkörper die radial inneren und äußeren Umfangs wände der zugeordneten Verdrängerkammer an jeweils mindestens einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie nahezu berührt.
  • Im prinzip ist eine derartige Verdrängermaschine beispielsweise in der DE-OS 26 03 462 beschrieben und kann vorzugsweise als Kompressor zur weitgehend pulsationsfreien-iörderung eines beispielsweise aus Luft oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch bestehenden gasförmigen Arbeitsmittels verwendet werden Insbesondere kann eine derartige Maschine mit Vorteil für Aufladezwecke von Brennkraftmaschinen herangezogen werden.
  • Während des Betriebs eines solchen Kompressors werden entlang der spiralförmig im Gehäuse angeordneten Verdrängerkammer zwischen dem ebenfalls 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.
  • In der vorliegenden Zeichnung ist mit 13 ein radial äußerer Einlaßraum bezeichnet, der auf hier nicht weiter gezeigte Weise mit den Einlaßöffnungen der beiden, in jeder Gehäusehälfte 2a, 2b angeordneten spiralförmigen Verdrängerkammern 9, 10 bzw. 11, 12 verbunden ist. Am radial inneren Ende der spiralförmigen Verdrängerkammern sind diese auf hier ebenfalls nicht gezeigte Weise mit Auslaßräumen 14a bzw. 14b verbunden, die über in der Läuferscheibe 3 angeordnete Durchbrüche 15 miteinander in Verbindung stehen. Der Auslaßraum 14a ist dann mit einem Auslaßstutzen zur Abführung des gasförmigen Arbeitsmittels versehen, so daß das in dem Auslaßsammelraum 14b angesammelte Druckmittel in Richtung des Pfeiles durch den Durchbruch 15 in den Auslaßsammelraum 14a und von dort in den Auslaßstutzen strömt.
  • Zur Abdichtung der zwischen dem feststehenden Gehäuse 2a, 2b und der exzentrisch angetriebenen Läuferscheibe 3 bzw. den Verdrängerkörpern 5 bis 8 gebildeten axialen Dicht spalte sind Dichtelemente vorgesehen, die in einem der Bauteile gehalten und mit Dichtflächen an dem anderen Bauteil zur gasdichten Abdichtung zusammenwirken.
  • Diese Dichtungen bestehen, wie im Fall der Dichtungen 18 und 20, aus spiralförmig ausgebildeten Dichtleisten, die in spiralförmigen Nuten an den Verdrängerkörpern 6 bis 8 bzw. an den Stirnflächen der an der Läuferscheibe 3 zur Anlage kommenden Gehäusewände gehalten sind, wobei im Grund der Nuten federnd elastische Mittel, beispielsweise Federn oder auch gummielastische Ringe, vorgesehen sind.
  • Diese federnd elastischen Mittel drücken die Dichtleisten elastisch nachgiebig an die jeweils an dem anderen Bauteil angeordneten Dichtflächen. Diese Dichtflächen können gegebenenfalls durch an dem jeweiligen Bauteil aufgelegte oder auch dort durch Kleben oder dergleichen befestigte Blecheinlagen gebildet sein, wie dies in der Zeichnung durch die Einlagen 19 und 21 am Grund der Verdrängerkammern 10 bis 12 bzw. auf der Läuferscheibe 3 zwischen den Verdrängerkörpern 5 bis 8 angedeutet ist.
  • Erfindungsgemäß ist nun eines der Dichtelemente, in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel das Dichtelement 16 an der Stirnseite des Verdrängerkörpers 5, nicht elastisch nachgiebig, sondern axial unverschiebbar in einer Nut 22 gehalten und soll nach Art eines Axialgleitlagers eine axiale Fixierung der gesamten Läuferscheibe 3 und der daran angebrachten Verdrängerkörper 5 bis 8 bewirken. Dabei kann diese Dichtleiste 16 vorzugsweise aus einem getränkten Grauguß- oder Bronzematerial bestehen9 das mit einer im Grund der Verdrängerkammer 9 angeordneten Stahlblecheinlage 17 zusammenwirkt. Möglicherweise wären aber auch andere Gleitlagermaterialpaarungen für die Dichtelemente 16 und 17 einsetzbar.
  • Dieses axial unnachgiebige Dichtelement 16 ist nun auf der Seite der Läuferscheibe 3 angeordnet, auf der diese durch den sich aufgrund unterschiedlicher Drücke des Arbeitsmittels ausbildenden Axialschub gegen das Gehäuse 2a gedrückt wird. Diese unterschiedlichen Drücke des Arbeitsmittels ergeben sich dabei dadurch, daß auf dem Weg des Arbeitsmittels von dem Auslaßsammelraum 14b zu dem.direkt in den Auslaßstutzen führenden Auslaßsammelraum 14a eine Drosselung in dem Verbindungsdurchbruch 15 stattfindet, der E einen Druckabfall bewirkt Dieser, wenn auch geringe Druckabfall erzeugt aber einen Axialschub auf den Läufer 3, der diesen ständig an die Seite des Gehäuseteils @ drückt, das den hier nicht weiter gezeigt ten Auslaßstutzen aufweist.
  • Um eine ttberbeanspruchung der federnd elastisch nachgiebigen Dichtelemente 18 bzw. 20 zu vermeiden, ist nun das als Axiallager wirkende feststehende Dichtelement 16 vorgesehen, das aufgrund seiner Spiralform auf einem mehr als 3600 ausmachenden Umfangsbereich einem definierte Anlage des Verdrängerkörpers 5 an dem Gehäuse 2a sicherstellt und damit eine eindeutige Fixierung des Läufers 3 im Gehäuse se 2a, 2b bewirkt. Diese durch die Zusammenwirkung des ixialschubes und des feststehenden, als Axialgleitlager wirkenden Dichtelementes 16 hervorgerufene axiale Fixierung des Läufers 3 bewirkt anderen seits9 daß die an den übrigen Dichtstellen vorgesehenen elastisch nachgiebigen Dichtelemente 18 und 20 hinsichtlich ihres axialen Verstellweges genauer und gleichmäßiger eingestellt werden könneun, so daß eine höhere Lebensdauer der Dichtelemente unter sicherer Vermeidung von Überbeanspruchungen erreicht wird.
  • Es sei noch darauf hingewiesen, daß diese feststehende Dichtleiste entweder an dem Läufer oder auch an dem Gehäuse angebracht sein kann. Wesentlich ist jedoch, daß nur eines der Dichtelemente als feststehendes Axialgleitlager ausgebildet ist, um eine Überbestimmung der Axialfixierung des Läufers zu vermeiden.

Claims (1)

  1. A N S P R Ü C H E 1. Verdrängermaschine für kompressible Medien mit weinigstens ei ner in einem feststehenden Gehäuse angeordneten, nach lXt ei nes spiralförmig verlaufenden Schlitzes ausgebildeten Verdrän gerkammer und mit einem jeder Verdrängerkammer zugeordneten und in diese eingreifenden, ebenfalls spiralfömig ausgebildeten, leisten- oder zungenartigen Verdrängerkörper, der auf einem geo genüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer gehalten ist, wobei der Läufer durch in dem Arbeitsmittel auftretende Druckdifferenzen in axialer Richtung zur Analge einer Seite des Läufers an dem Gehäuse belastet wird9 und wobei zur Abdichtung der zwischen dem feststehenden Gehäuse und dem umlaufenden Läufer gebildeten axialen Spalte leisten oder band förmige Dichtelemente vorgesehen sindg die an der Stirnseite des einen Bauteils verschiebbar gehalten und durch federnd elastische Mittel gegen eine an der Stirnseite des anderen Ban° teils angeordnete Dichtfläche gepreßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Dichtelemente (169 18, 20) auf der an den Gehäuse (2a9 2b) zur Anlage kommenden Seite des Läufers (3) in axialer Richtung starr und unverschiebbar gehalten ist 2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß fur das unverschiebbar gehaltene Dichtelement (16) und die mit diesem zusammenwirkende Dichtfläche (17) eine Gleitlager-Material-Paarung vorgesehen iste 3. Verdrängermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (16) aus einer in einer Nut (22) des Läufers (3, 5) oder des Gehäuses (2a, 2b) gehaltenen spiralförmigen Leiste (16) aus einem ölgetränkten Graugußmaterial und die mit diesem zusammenwirkende Dichtfläche aus einer in der Gehäuse-bzw. Läuferausnehmung (9) gehaltenen Stahlblecheinlage (17) besteht.
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Date Code Title Description
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8127 New person/name/address of the applicant

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8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8110 Request for examination paragraph 44
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