DE3335721C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweischeibenrotations­ kolbenkompressor der Trochoidenbauart mit einem Gehäuse, das aus zwei Mantelteilen, die eine zweibogige Mantellaufbahn aufweisen, aus zwei Seitenteilen und einem zwischen den beiden Mantel­ teilen angeordneten Mittelteil besteht, durch die zwei mit Ein- und Auslaßöffnungen für das Arbeits­ medium versehen Räume gebildet werden, in denen je ein dreieckiger durch ein Synchronisierungsgetriebe im Übersetzungsverhältnis 2 : 3 gesteuerter Kolben auf Exzentern umläuft, die auf einer das Gehäuse senkrecht zu seinen Seitenteilen durchsetzenden Welle fest angeordnet sind.

Bei derartigen Maschinen werden, um eine einfache Aus­ wuchtung zu erzielen, die Exzenter zueinander in einem Winkel von 180° stehend angeordnet, d. h. die Exzentri­ zitätsmaxima der beiden um einen Wellenwinkel von 180° gegeneinander verdrehten Exzenter weisen nach gegenüber­ liegenden Seiten der Wellenachse. Diese Anordnung fand, da sie eine große Laufruhe ergibt, bei als Motoren ar­ beitenden derartigen Maschinen Anwendung und es war na­ heliegend, sie auf Kompressoren der gleichen Bauart zu übertragen. Ein Beispiel ist in DE 22 52 899A in Fig. 1 gezeigt. Bei Kompressoren erfolgt jedoch Ansaugen und Ausschieben der Ladungen der beiden Maschinen bei 180° gegeneinander verdrehten Exzentern synchron, also je­ weils zweimal bei jeder Umdrehung der Welle, was eine starke Pulsation mit entsprechend starker Geräuschent­ wicklung des Ansaug- und Ausschubstromes zur Folge hat, da die Spitzen des Ausschubdruckes der beiden Maschinen zeitlich zusammenfallen. Durch Druckausgleichsräume kön­ nen diese Pulsationsspitzen nicht ausreichend ausgegli­ chen werden. Sie sind aber bei vielen Anwendungsfällen sehr nachteilig, z. B. bei Ladern für Verbrennungsmotoren.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, die Pulsations­ spitzen zu unterdrücken, um eine flachere Druck­ verlaufkurve zu erhalten.

Diese Aufgabe wird an sich dadurch gelöst, daß die Exzenter statt um 180° Wellenwinkel nur um 90° Wellen­ winkel gegeneinander verdreht angeordnet werden.

Bei den sich damit ergebenden vier Ausschubtakten je Umdrehung entsteht eine ausgeglichene Druckverlauf­ kurve und ebenso ergibt sich ein flacherer Drehmoment­ verlauf, was für die Verwendung von Kuppelungen, z. B. bei Kälteverdichtern, notwendig ist, bei denen bei der 180°-Stellung der Exzenter erhebliche Schwierigkeiten entstehen.

Es ist vorteilhaft, derartige Maschinen mit Ventilen zu versehen, die in zur Maschinenachse parallelen Bohrungen in den Mantelteilen angeordnet sind, und die zylindrische beiderseits offene, mit vor den Auslaßöffnungen in der Mantellaufbahn liegenden Ventilschlitzen versehene Hülsen aufweisen, in denen rundgebogene durch senkrecht zu ihnen verlaufende Randstreifen zusammenhängende Ventillamellen vorge­ sehen sind, die mit diesen Randstreifen in an der Hülse an deren den Ventilschlitzen gegenüberliegenden Seite angeordneten Widerlagern schwenkbar anliegen und sich bei dem vorgesehenen Enddruck von den Ventilschlitzen gegen Widerlager unter Verbiegung ihres annähernd runden axialen Querschnittes in eine angenäherte Ellipse abheben.

Bei Zweischeibenmaschinen ist es aus konstruktiven Gründen zweckmäßig oder notwendig, die in den beiden Mantelteilen auf gleicher Achse ange­ ordneten Ventile untereinander durch eine fluchtende Bohrung im Mittelteil und nur in einem Seitenteil mit den Auslaßkanälen zu verbinden. Die durch das von diesem Seitenteil abliegende Ventil austretende Ladung wird dann durch das andere an diesem Seitenteil anliegende Ventil geschoben. Bei einer mit einer derartigen Ventil­ anordnung versehenen eingangs beschriebenen Maschine mit um 90° versetzten Exzentern können jedoch an dem in Abströmrichtung des Arbeitsmittels in den Ventilen rückwärtigen Ventil nach längerem Betrieb Störungen auftreten, die eine Unbrauchbarkeit der Maschine zur Folge haben.

Ist die Verdrehung des in Abströmrichtung des Arbeitsmittels in den Ventilen vorderen Exzenters 90° gegen die Drehrichtung der Exzenterwelle, so wird die von der diesem vorderen Exzenter zugehörigen Maschine geförderte Ladung durch das Ventil der in Abström­ richtung in den Ventilen rückwärtigen Maschinenscheibe geschoben, wenn deren Ventillamellen gerade wieder auf ihren Sitz zurückfedern. Diese Lamellen werden, da sie infolge ihrer Länge einen verhältnismäßig hohen Frei­ heitsgrad haben, von der Strömung des Arbeitsmittels mitgenommen und zur Ventilsitzfläche schräg gestellt. Sie schlagen demzufolge mit ihrer Anströmkante auf der der Strömung zuliegenden Kante des Ventilschlitzes auf und werden demzufolge durch Abscheuern bis zu Brüchen beschädigt. Solche Brüche der Ventillamellen können, wenn diese dadurch in die Arbeitsräume gelangen, zu einer Zerstörung der Dichtteile und damit zu einer Unbrauchbarkeit der Maschine führen.

Diese Nachteile werden dadurch vermieden, daß bei ein­ seitiger Abströmrichtung des Arbeitsmittels in den Ven­ tilen der Exzenter des in dieser Abströmrichtung vorne liegenden Kolbens in seiner von seinem Exzentrizitäts­ minimum zu seinem Exzentrizitätsmaximus verlaufenden Achse gegenüber dieser Exzentrizitätsachse des Exzen­ ters des in Abströmrichtung des Arbeitsmittels in den Ventilen hinten liegenden Kolbens um 90° in Drehrich­ tung der Exzenterwelle verdreht wird.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kompressors werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kompressors mit um 90° gegeneinander verdrehten Exzentern;

Fig. 2 einen Axialschnitt durch ein Ventil des Kompressors gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Druckverlaufkurve im Kompressor gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine Druckverlaufkurve in den Ventilen des Kompressors zu Fig. 1;

Fig. 5 einen weiteren erfindungsgemäßen Kompressor.

Die in Fig. 1 und 5 dargestellten Maschinenschnitte zeigen bei 1 ein Mantelteil und die Innenwandung eines Seitenteiles 2, die durch die Exzenterwelle 3 senkrecht durchsetzt ist. Das Mittelteil der Maschine ist, um die Stellung von Kolben und Exzenter sichtbar zu machen, nicht dargestellt. Tatsächlich besteht die Maschine aus zwei Seitenteilen, zwischen denen zwei Mantelteile und zwischen diesen wiederum ein Mittelteil angeordnet sind. Auf der Exzenterwelle 3 sind die Exzenter 4 und 5 fest angeordnet, auf denen die Kolben 6 und 7 umlaufen und die an ihren Ecken mit Dichtleisten 8 an der Mantellaufbahn 9 entlang­ gleiten. In dem Mantelteil 1 sind in zur Achse der Exzenterwelle 3 parallele Bohrungen bei 10 und 11 Ventile angeordnet. Diese Ventile bestehen aus einer nach ihren Enden offenen zylindrischen Hülse 12 mit Ventilschlitzen 13, die an Auslaßschlitzen 14 der Mantellaufbahn 1 bzw. der nicht dargestellten Mantel­ laufbahn der anderen Maschine liegen sowie aus annähernd kreisförmig gebogenen Ventillamellen 15 und einem die Widerlager für die Randstreifen der Ventillamellen 15 aufweisenden Hubfänger 16.

Es liegen jeweils zwei Ventile bei 10 und 11 hinter­ einander in je einem Mantelteil. Sie bilden mit einer fluchtenden Bohrung im nicht dargestellten Mittelteil einen Abströmkanal für das Arbeitsmittel.

Die in Fig. 1 dargestellte Maschine weist eine Ver­ drehung der beiden Exzenter 4 und 5 um 90° auf, und zwar ist der in Abströmrichtung des Arbeitsmittels im Ventil vordere Exzenter 5 gegen den Exzenter 6 der anderen Maschine entgegen der Drehung der Exzenterwelle 3 um diesen Winkel verdreht.

Dadurch ergeben sich vier Ausschubtakte der Maschine und ein gleichmäßig verteiltes Drehmoment.

Beim in der Zeichnung in Fig. 1 oberen Ventil 10 hat der Kolben 6 den Ausschubtakt gerade beendet, so daß die Ventillamellen 15 im in der Zeichnung oberen Ven­ til in diesem Augenblick in den Ventilschlitz zurückfe­ federn, während in der in der Zeichnung unteren Maschi­ ne der Kolben 7 sich in der Ausschubstellung befindet. In Fig. 3 ist der Druckverlauf in dieser Maschine dar­ gestellt, wobei die durchgezogene Linie den Druckver­ lauf der in Fig. 1 oberen Maschine mit dem Kolben 6, die gestrichelte denjenigen in der unteren Maschine mit Kol­ ben 7 darstellt. Fig. 4 zeigt diesen Druckverlauf in den Ventilen, und zwar ergibt die obere Kurve a nur den Druck­ verlauf der in der Zeichnung unteren Maschine, die unte­ re Kurve den beider Maschinen wieder.

Wenn nun, wie es aus konstruktiven Gründen notwendig oder zweckmäßig ist, das Abströmen des Arbeitsmittels aus den Ventilen in die Druckräume nur eines Seiten­ teils erfolgt, so in dem Ausführungsbeispiel zu Fig. 1 nach oben auf den Betrachter zu, so ergibt sich folgen­ des:

Die mit ihren Randstreifen 17 an den Widerlagern 18 im Hubfänger 16 schwenkbar anliegenden Ventillamellen 15 werden seitlich in Abströmrichtung des Arbeitsmittels (Pfeil 19) verschoben, so daß sie mit ihren Kanten 20 an den Kanten 21 der Ventilsitze beim endgültigen Schließen anschlagen. Dadurch werden die Ventillamellen bis zu Brüchen beschädigt.

Bei der Maschine gemäß Fig. 5 ist dieser Nachteil gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß der Exzenter 5 der in Abströmrichtung in den Ventilen vorderen Maschine gegen den Exzenter 4 der in dieser Abströmrichtung hinten liegenden Maschine um 90° in Drehrichtung der Exzenterwelle 3 verdreht ist. Dadurch wird der Takt des Schließens der Ventile entgegen der Anordnung zu Fig. 1 umgekehrt und das in Fig. 5 oben liegende in Abströmrichtung vordere Ventil ist im Ausschubtakt voll geöffnet, während das untere Ventil, zugeordnet zu Exzenter 5 und Kolben 7 ungestört schließen kann.

Claims (2)

1. Zweischeibenrotationskolbenkompressor der Trochoi­ denbauart mit einem Gehäuse, das aus zwei Mantelteilen, die eine zweibogige Mantellaufbahn aufweisen, aus zwei Seitenteilen und einem zwischen den beiden Mantelteilen angeordneten Mittelteil besteht, durch die zwei mit Ein- und Auslaßöffnungen für das Arbeitsmedium versehene Räu­ me gebildet werden, in denen je ein dreieckiger, durch ein Synchronisierungsgetriebe im Übersetzungsverhältnis 2 : 3 gesteuerter Kolben auf einem Exzenter umläuft, der auf einer das Gehäuse senkrecht zu seinen Seitenteilen durchsetzenden Welle fest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (5) des einen Kolbens (7) in seiner von seinem Exzentrizitätsminimum zu seinem Exzentrizitätsmaximum verlaufenden Achse ge­ genüber der Exzentrizitätsachse des Exzenters (4) des anderen Kolbens (6) um 90° verdreht ist.

2. Zweischeibenrotationskolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit den Aus­ laßöffnungen (14) verbundene, zur Achse der Exzenterwel­ le (3) parallele Bohrungen aufweist, in denen jeweils zwei Ventile (10, 11) hintereinander angeordnet sind und daß bei einseitiger Abströmrichtung des Arbeitsmittels in den Ventilen (10, 17) der Exzenter (5) des in dieser Abströmrichtung vorne liegenden Kolbens (7) gegenüber den Exzenter (4) des hinten liegenden Kolbens (6) in Drehrichtung der Exzenterwelle (3) verdreht ist.